آزمایش سختی راکول کامپوزیت‌های پلیمری PEEK

PEEK (پلی‌اتراترکتون) یک ماده کامپوزیتی با کارایی بالا است که با ترکیب رزین PEEK با مواد تقویت‌کننده مانند فیبر کربن، فیبر شیشه و سرامیک ساخته می‌شود. مواد PEEK با سختی بالاتر، مقاومت بهتری در برابر خراش و سایش دارند و این امر آنها را برای ساخت قطعات مقاوم در برابر سایش و اجزایی که نیاز به تکیه‌گاه با استحکام بالا دارند، مناسب می‌کند. سختی بالای PEEK به آن امکان می‌دهد حتی پس از تحمل فشار مکانیکی و استفاده طولانی مدت، شکل خود را بدون تغییر حفظ کند، که به آن امکان استفاده گسترده در زمینه‌هایی مانند هوافضا، خودرو و مراقبت‌های پزشکی را می‌دهد.

برای مواد PEEK، سختی شاخص مهمی از توانایی ماده در مقاومت در برابر تغییر شکل تحت نیروهای خارجی است. سختی آن تأثیر تعیین‌کننده‌ای بر عملکرد و کاربردهای آن دارد. سختی معمولاً با سختی راکول، به ویژه مقیاس HRR، که برای پلاستیک‌های با سختی متوسط ​​مناسب است، اندازه‌گیری می‌شود. این آزمایش راحت است و آسیب کمی به ماده وارد می‌کند.

در استانداردهای تست سختی راکول برای مواد کامپوزیت پلیمری پیک، مقیاس R (HRR) و مقیاس M (HRM) به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، که در بین آنها مقیاس R نسبتاً بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای اکثر مواد Peek خالص تقویت نشده یا با تقویت کم (به عنوان مثال، محتوای الیاف شیشه ≤ 30٪)، مقیاس R معمولاً انتخاب ارجح است. دلیل این امر این است که مقیاس R برای پلاستیک‌های نسبتاً نرم مناسب است، سختی مواد Peek خالص عموماً از تقریباً HRR110 تا HRR120 متغیر است که در محدوده اندازه‌گیری مقیاس R قرار می‌گیرد - که امکان انعکاس دقیق مقادیر سختی آنها را فراهم می‌کند. علاوه بر این، داده‌های این مقیاس در صنعت هنگام آزمایش سختی چنین موادی، عمومیت بیشتری دارند.

برای مواد کامپوزیتی Peek با تقویت بالا (مثلاً، محتوای الیاف شیشه/الیاف کربن ≥ 30%)، به دلیل سختی بالاتر آنها، اغلب از مقیاس M استفاده می‌شود. مقیاس M نیروی آزمایش بزرگتری را اعمال می‌کند که می‌تواند تأثیر الیاف تقویت‌کننده بر فرورفتگی‌ها را کاهش داده و منجر به داده‌های آزمایش پایدارتری شود.

آزمایش سختی راکول کامپوزیت‌های پلیمری PEEK باید مطابق با استانداردهای ASTM D785 یا ISO 2039-2 باشد. فرآیند هسته‌گذاری شامل اعمال بار خاص از طریق یک فرورونده الماسی و محاسبه مقدار سختی بر اساس عمق فرورفتگی است. در طول فرآیند آزمایش، باید توجه ویژه‌ای به کنترل آماده‌سازی نمونه و محیط آزمایش شود تا از صحت مقدار نتیجه اطمینان حاصل شود. دو پیش‌نیاز کلیدی باید در طول آزمایش مورد توجه قرار گیرد:

۱. الزامات نمونه: ضخامت باید ≥ ۶ میلی‌متر و زبری سطح (Ra) باید ≤ ۰.۸ میکرومتر باشد. این امر از اعوجاج داده‌ها ناشی از ضخامت ناکافی یا سطح ناهموار جلوگیری می‌کند.

۲. کنترل محیطی: توصیه می‌شود آزمایش در محیطی با دمای ۲۳±۲ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ۵۰±۵٪ انجام شود. نوسانات دما می‌تواند به طور قابل توجهی بر میزان سختی مواد پلیمری مانند Peek تأثیر بگذارد.

استانداردهای مختلف، مقررات کمی متفاوتی برای رویه‌های آزمایش دارند، بنابراین اصول زیر که باید رعایت شوند باید در عملیات واقعی به وضوح تعریف شوند.

سختی برخی از مواد کامپوزیتی تقویت‌شده PEEK حتی می‌تواند از HRC 50 نیز فراتر رود. لازم است خواص مکانیکی آنها با بررسی شاخص‌هایی مانند استحکام کششی، استحکام خمشی و استحکام ضربه آزمایش شود. آزمایش‌های استاندارد باید مطابق با استانداردهای بین‌المللی مانند ISO و ASTM انجام شود تا از پایداری کیفیت و عملکرد آنها و همچنین تضمین ایمنی و قابلیت اطمینان کاربردهای آنها در زمینه‌های مربوطه اطمینان حاصل شود.