TCVN11025:2015

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11025:2015 (ISO 293:2004) về Chất dẻo - Đúc ép mẫu thử vật liệu nhiệt dẻo TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11025:2015 ISO 293:2004 CHẤT DẺO - ĐÚC ÉP MẪU THỬ VẬT LIỆU NHIỆT DẺO Plastics - Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials Lời nói đầu TCVN 11025:2015 hoàn toàn tương đương ISO 293:2004. TCVN 11025:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC61 Chất dẻo biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Lời giới thiệu Đối với các kết quả thử nghiệm có t í nh t á i lập, các mẫ u thử c ầ n ph ả i c ó trạng thái xác định. Ngược lại với đúc phun, mục đích c ủ a việc đúc é p là để tạo ra các mẫu thử và tấm để gia công bằng máy hoặc dập mẫu thử đồng nh ấ t và đẳng hướng. Trong quá trình đ ú c ép, việc trộn vật liệu diễn ra ở mức không đáng kể. Các hạt và bột nóng chảy chỉ trên bề mặt c ủ a chúng và các phôi mẫu (các tấm đ ã phay) là chỉ b ị mềm dẻo một phần. Do vậy, các mẫu đẳng hướng và đồng nhất ch ỉ có thể nhận được khi vật liệu đ ú c đồng nhất và đ ẳ ng hướng. Điều này ph ả i được xem x é t khi gia công vật liệu nhiều pha, như ABS, để duy tr ì cấu trúc bên trong c ủ a chúng. CH Ấ T DẺO - ĐÚC ÉP M Ẫ U THỬ VẬT LIỆU NHIỆT DẺO Plastics - Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials 1 Phạm vi áp dụng Tiêu chu ẩ n này quy định nguyên tắc chung và quy tr ì nh ph ả i tuân thủ với vật liệu nhiệt dẻo khi chuẩn b ị các mẫu thử đúc ép và các t ấ m t ừ đó mẫu thử được gia công bằng máy hoặc dập. Để có được các vật đúc có thể tái lập, các bước chính của quy tr ì nh thực hiện được tiêu chuẩn hóa, bao gồm bốn phư ơ ng pháp làm nguội khác nhau. Đối với mỗi vật liệu, nhiệt độ đúc và phương pháp l à m nguội cần thi ế t theo quy định trong tiêu chu ẩ n thích hợp đối với vật liệu hoặc do các b ê n thỏa thuận. Tiêu chuẩn này không khuyến nghị đối với vật liệu nhiệt dẻo gia cường. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau đây l à cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố th ì áp dụng b ả n được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố th ì áp d ụ ng phiên b ả n mới nhất, bao gồm c ả các sửa đ ổ i, bổ sung (nếu c ó ). ISO 286-1, Geometr i cal product speci f ications (GPS) - ISO coding system for tolerances on linear siz e s - Part 1: Basis of tolerances and fits (Đặc tính hình học của sản ph ẩ m (GPS) - Hệ thống ISO v ề dung sai kích cỡ tuy ế n t í nh - Phần 1: Cơ sở của dung sai v à lắp gh é p). ISO 4287 , Geometrical Product Spec if ications (GPS) - Sur f ace texture: Pro f ile method - Terms, de fi nitions and sur f ace texture parameters (Đặc tính hình học của s ả n ph ẩ m (GPS) - K ế t cấu bề mặt: Phương ph á p mặt c ắ t - Thuật ngữ, định nghĩa và thông số kết cấu bề mặt. 3 Thuật ngữ và định nghĩa Trong tiêu chuẩn áp dụng các thuật ng ữ và định nghĩa sau: 3.1 Nhiệt độ đúc (moulding temperature) Nhiệt độ của khuôn hoặc b à n ép trong suốt thời gian gi a nhiệt trước và thời gian đúc, được đo ở vị trí gần nhất với vật liệu đúc. 3.2 Nhiệt độ tháo khuôn ( demoulding temperature) Nhiệt độ của khuôn hoặc bàn ép tại cuối thời đi ể m làm nguội, được đo ở vị tr í gần nhất với vật liệu đ ú c. CHÚ TH Í CH: Đối với khuôn dương, lỗ thường được khoan trong khuôn đ ể đo nhiệt độ được định nghĩa trong 3.1 v à 3.2. 3.3 Thời gian gia nhiệt trư ớ c (preheating time) Thời gian cần thiết để gia nhiệt vật liệu trong khuôn đ ế n nhiệt độ đúc trong khi vẫn duy tr ì áp suất ti ế p xúc. 3.4 Thời gian đúc (moulding time) Thời gian mà trong suốt qu á tr ì nh đó áp suất toàn phần được áp dụng trong khi duy tr ì nhiệt độ đúc. 3.5 Tốc độ làm nguội trung bình (không tuyến tính) [average cooling rate (non-linear)] Tốc độ làm nguội bởi lưu lượng không đ ổ i của chất lỏng làm nguội, được tính bằng cách ch i a hiệu số giữa nhiệ t độ đúc và tháo khuôn cho thời gian yêu cầu để làm nguội khuôn đến nhiệt độ tháo khuôn. CHÚ THÍCH: Tốc độ làm nguội trung b ì nh thường được biểu thị bằng độ Celsius trên phút. 3.6 Tốc độ làm nguội (cooling rate) Tốc độ làm nguội không đổi trong dải nhiệt độ xác đ ị nh đạt được bằng cách kiểm soát lưu lượng chất lỏng l à m nguội theo cách mà cứ qua mỗi quãng thời gian 10 min sai lệch c ủ a tốc độ làm nguội được xác đ ị nh này không vượt quá dung sai quy định. CHÚ TH Í CH: Tốc độ làm nguội thư ờ ng được biểu thị bằng độ Celsius trên phút. 4 Thiết bị, dụng cụ 4.1 Máy ép đúc Máy ép phải có lực kẹp có khả năng tạo ra một áp lực (thường được đưa ra là tỷ lệ của lực kẹp với diện tích c ủ a ổ khuôn) í t nhất là 10 MPa. Áp suất phải được duy tr ì sai lệch không quá 10 % áp suất quy định trong suốt chu kỳ đúc. Bàn ép phải có khả năng: a) được gia nhiệt đến ít nh ấ t 240 °C; b) được l à m nguội tại tốc độ n ê u trong Bảng 1. Sự chênh lệch nhiệ t độ của bất kỳ điểm nào của bề mặt khuôn cũng kh ô ng được quá ± 2 ° C trong quá trình gia nhiệt và ± 4 ° C trong quá trình làm nguội. Khi hệ thống gia nhiệt v à làm nguội được kết hợp trong khuôn, hệ thống này phải tuân thủ theo các điều kiện tương tự. Bàn é p hoặc khuôn phải được gia nhiệt hoặc bằng hơi áp suất cao, bằng chất lỏng dẫn nhiệt trong hệ thống ống dẫn phù hợp hoặc bằng cách sử dụng thành phần gia nhiệt bằng điện. Bàn ép hoặc khuôn được làm nguội bằng chất lỏng dẫn nhiệt (thường là nước lạnh) trong hệ thống ống dẫn. Để làm nguội nhanh (xem phương pháp C trong B ả ng 1), phải sử dụng hai bàn ép, một bàn ép dùng để gia nhiệt trong quá trình đúc và bàn ép c ò n lại dùng để làm nguội. Đối với phương pháp làm nguội quy đ ị nh, lưu lượng của chất lỏng dẫn nhiệt ph ả i được xác định trước trong thử nghiệm khi không có bất kỳ vật liệu nào trong khuôn. Nhiệt độ có thể được kiểm soát liên tục ở tâm giữa bàn ép trên và bàn é p dưới của máy ép. 4.2 Khuôn 4.2.1 Tổng quát Các đặc tính của mẫu th ử đã được chu ẩ n bị bằng cách sử dụng các loại khuôn khác nhau th ì không gi ố ng nhau. Cụ thể, các tính chất cơ học ph ụ thuộc vào áp suất được s ử d ụng đối với vật liệu trong quá trình là m nguội. Nói chung, hai loại khuôn, "k huôn tháo lắp nhanh " (xem Hình 1) và " khuôn dương " (xem H ì nh 2), được s ử d ụng cho mẫu thử đúc ép vật liệu nhiệt dẻo. Khuôn tháo lắp nhanh cho phép vật liệu đúc thừa ra sẽ được ép ra ngoài và không tạo ra áp suất đúc lên vật liệu đúc trong quá tr ì nh làm nguội. Loại khuôn này đặc biệt thuận tiện cho việc chuẩn b ị mẫu thử hoặc tấm có độ dày tương tự hoặc mức độ so sánh c ủ a ứng su ấ t trong thấp. Đối với loại khuôn dương, áp suất đúc tối đa, bỏ qua ma sát, tác d ụ ng lên vật liệu trong quá trình làm nguội. Độ dày, ứng suất và t ỷ trọng của sản ph ẩ m đúc cuối cùng phụ thuộc vào kết c ấ u khuôn, k í ch cỡ vật liệu nạp và điều kiện đúc và làm nguội. Loại khuôn này tạo ra mẫu thử được làm chặt ở các bề mặt c ủ a khuôn và v ì vậy đặc biệt th í ch hợp để đạt được bề mặt phẳng hoặc loại trừ việc h ì nh thành lỗ rỗng trong mẫu th ử . Hình 1 - Loại khuôn tháo lắp nhanh ( " khung ảnh " ) Hình 2 - Loại khuôn dư ơ ng 4.2.2 Chế tạo khuôn Khuôn phải được làm bằng vật l iệu có khả năng chịu được áp suất và nhiệt độ đúc khuôn. Bề mặt tiếp xúc với vật liệu phải được đánh bóng để đạt được điều kiện bề mặt tốt trên mẫu th ử (độ nhám bề mặt được khuyến nghị là 0,16 Ra , xem ISO 4287). Việc th á o dỡ mẫu thử c ó thể được thực hiện dễ dàng hơn bằng cách mạ crom b ề mặt. Đ ố i với mẫu thử có kích cỡ nhỏ, độ côn 2° được khuyến nghị sử dụng. Các lỗ kín có thể được khoan trong khuôn để có thể đo nhiệt độ ở vùng xung quanh vật liệu đ ú c bằng cách sử dụng cặp nhiệt điện hoặc nhiệt kế thủy ngân. Tùy thuộc v à o đặc tính hoạt động của máy ép (xem 4.1), khuôn có thể được tích hợp th iế t bị gia nhiệt và/hoặc làm nguội ở trong tương tự như được m ô tả đối với các bàn ép. Nói chung, thép hợp kim, chịu được s ố c cơ học v à được xử lý nhiệt để đảm bảo độ bền k é o 2200 MPa là phù hợp để chế t ạo khuôn. Tuy nhiên, trong trường hợp đặc biệt đối với v ậ t liệu đúc là PVC, nên s ử dụng thép không gỉ mactensit đã xử lý để đ ả m bảo độ bền kéo bằng 1 050 MPa. 4.2.3 Loại khuôn 4.2.3.1 Quy định chung Loại khuôn được sử dụng phải có khả năng tạo ra mẫu thử có ch ủ ng loại và trạng thái như được quy định trong tiêu chu ẩ n thích hợp đối với vật liệu hoặc được c á c bên liên quan thỏa thuận. 4.2.3.2 Khuôn tháo lắp nhanh ( " khung ảnh " ) V ớ i loại khuôn này, vật liệu dư thừa được ép ra ngoài và áp su ấ t đúc trong quá tr ì nh làm nguội chỉ tác dụng lên khung, không tác dụng lên vật liệu. Độ dày ở giữa vật đúc nhỏ hơn một chút so với độ dày tại các cạnh do bị co trong quá tr ì nh làm nguội. Khối th ử nghiệm đúc trực tiếp c ũ ng có thể có vết lõm hoặc lỗ rỗng nếu vật liệu nhựa dính khuôn cản trở sự co ngót. Để vượt qua những điểm b ấ t lợi này, tốt nhất là dập hoặc gia công bằng máy mẫu thử từ phần giữa c ủ a tấm đúc ép. Để đúc tấm có thể sử dụng khuôn đúc nhanh đơn gi ả n và tiết kiệm, bao gồm khung được đậy bằng hai tấm m ỏ ng (xem Hình 1). Tấm trên và tấm dưới, có độ dày kho ả ng 1 mm đến 2 mm, có thể được l à m từ thép đánh bóng hoặc đồng mạ crom đ ể tạo thuận lợi khi gỡ khuôn. Để tránh vật liệu nhựa d í nh vào bàn ép, chúng có thể được bao ph ủ bằng phôi m ỏ ng mềm, ví dụ bằng lá nhôm hoặc polyeste. Không được phép sử dụng chất ch ố ng dính khuôn. Độ dày c ủ a khuôn phải thích hợp với độ dày tấm được đúc. Kích thước của khung khuôn phải thích hợp sao cho mẫu thử có thể được cắt hoặc gia công bằng máy mà không sử dụng 20 mm biên ngoài của tấm. 4.2.3.3 Khuôn dương Các khuôn này (xem H ì nh 2) được gắn với một hoặc hai pit-tông dương v à âm. Các khuôn này cho áp suất đã biết, bỏ qua ma sát, được ép v à o vật liệu và được d uy tr ì trong suốt thời gian đúc và l à m nguội. Độ dày c ủ a vật đ ú c sẽ phụ thuộc vào số lượng vật liệu, độ giãn nở nhiệt và thất thoát vật liệu do khe h ở trong khuôn. Thất thoát này sẽ là hàm số c ủ a d ò ng vật liệu tại nhiệt độ đúc khuôn đã chọn, áp suất được áp dụng, thời gian é p được áp dụng, kết cấ u khuôn, vv ... Sự dẫn hướng ch í nh xác của phần dương trong phần âm được tạo thuận lợi bằng cách sử dụng ổ khuôn tròn. Sự khít nhau giữa những phần này H7g6 (xem ISO 286-1) được khuyến nghị, nghĩa là từ 15 μm đ ế n 90 μm đối với ổ khuôn tròn có đường kính 200 mm. Khuôn có thể được l ắ p một hoặc một vài chốt đ ẩ y để tháo khuôn dễ dàng hơn. Mi ế ng chèn có thể được sử dụng trong k huôn dương để hỗ trợ việc kiểm soát độ dày. Miếng chèn được tháo b ỏ khi bắt đầu giai đoạn làm nguội. 5 Cách tiến hành 5.1 Chuẩn bị vật liệu đúc 5.1.1 Sấy vật liệu dạng hạt Sấy vật liệu dạng hạt theo quy đ ị nh trong tiêu chuẩn có liên quan hoặc theo chỉ dẫn c ủ a nhà cung c ấ p vật liệu. Nếu không có ch ỉ dẫn, sấy trong 24 h ± 1 h tại 70 ° C ± 2 ° C trong t ủ sấy. 5.1.2 Chuẩn bị phôi mẫu Đúc tấm trực tiếp từ hạt ph ả i theo quy trình tiêu chu ẩ n, miễn l à thu được tấm đủ t í nh đồng nhất. Thông thường, điều này có nghĩa là tấm không bị bất thường bề mặt và khuyết tật bên trong. Đúc trực tiếp từ dạng bột hoặc hạt đôi khi có thể yêu cầu đồng nhất h ó a nóng chảy bằng cách s ử dụng quy trình trộn hoặc cán nóng ch ả y để đạt được tấm hoàn thiện đáp ứng yêu cầu. Các điều kiện được sử d ụng không được làm biến chất polyme. Điều này thường có thể đạt được bằng cách không cán hoặc trộn quá 5 min sau khi nóng ch ả y. Tấm phôi mẫu thu được phải dày hơn t ấ m thử nghiệm được đúc và có kích c ỡ đủ để đúc được tầm thử nghiệm. Bảo quản phôi mẫu trong hộp khô, kín khí. 5.2 Đúc Điều ch ỉ nh nhiệt độ khuôn chính x á c đến ± 5 ° C của nhiệt độ đúc được quy định trong tiêu chuẩn liên quan hoặc theo th ỏ a thuận của các bên liên quan. Đặt một lượng vật liệu đã được cân (hạt hoặc phôi mẫu) vào khuôn đã được gia nhiệt . Nếu sử dụng vật liệu dạng hạt, đảm bảo rằng vật liệu này được phân bố đều trên bề mặt khuôn. Khối lượng vật liệu phải đ ủ nạp đầy dung tích khoang nóng ch ả y và cho phép khoảng 10 % thất thoát đ ố i với khuôn ép nhanh và khoảng 3 % thất thoát đối với khuôn dương. Với khuôn dương, phủ khuôn b ằ ng ph ô i mỏng m ề m (xem 4.2.3.2) và sau đó đặt khuôn trong máy ép đã được gia nhiệt. Đ ó ng máy ép và gia nhiệt trước vật liệu nạp bằng cách đặt một áp suất tiếp xúc trong 5 min. Sau đó áp áp su ấ t toàn phần trong 2 min ( thời gian đúc, xem 3.4) và sau đ ó để nguội dần (xem 5.3). Thời gian gia nhiệt trước 5 min là thời gian đ ã tiêu chuẩn h ó a đối với vật liệu nạp phân bố đều, đủ để tấm có độ dày 2 mm. Đối với vật đúc dày hơn, thời gian sẽ được điều chỉnh tương ứng. CHÚ TH Í CH: Tại áp su ấ t ti ế p xúc, máy ép chỉ được đ ó ng với áp su ấ t đủ th ấ p đ ể tránh làm tràn vật liệu. Áp suất t oàn phần có nghĩa là áp su ấ t đủ đ ể tạo h ì nh vật liệu và ép vật liệu d ư thừa ra ngoài. 5.3 Làm nguội 5.3.1 Quy định chung Với một số vật liệu nhiệt dẻo, t ố c độ làm nguội ảnh hư ở ng đến đặc tính lý học. V ì lý do này, phương pháp làm nguội được xác định trong Bảng 1. Phương pháp làm nguội phải luôn được nêu rõ cùng với các tính chất vật lý cuối cùng. Phương pháp làm nguội thích hợp thường được nêu trong tiêu chu ẩ n vật liệu có liên quan. Nếu không có phương pháp nào được chỉ định, áp dụng phương pháp B. 5.3.2 Phương pháp làm nguội Phương pháp làm nguội thích hợp được lựa chọn từ Bảng 1. Trong trư ờ ng hợp làm nguội nhanh (xem phương pháp C trong Bảng 1), chuyển cả bộ khuôn từ bàn ép nhiệt sang bàn ép nguội càng nhanh càng tốt bằng dụng cụ thích hợp, v í d ụ sử dụng kẹp. Nhiệt độ d ỡ khu ô n phải ≤ 40 ° C nếu không có các chỉ dẫn khác được đưa ra. Sử dụng hai bàn ép được yêu cầu đối với phương pháp C (xem 4.1). Phương pháp D được khuyến nghị để sản xuất mẫu thử không có bất kỳ ứng suất trong nào hoặc cho làm nguội chậm sau khi ủ t ấ m đ ã đư ợ c chu ẩ n bị trước đó. B ả ng 1 - Phương pháp làm nguội Phương pháp làm nguội Tốc độ làm nguội trung b ì nh (xem 3.5) °C∙min - 1 T ố c độ làm nguội (xem 3.6) °C∙h - 1 Chú ý A 10 ± 5 B 15 ±5 C 60 ± 30 Làm nguội nhanh D 5 ± 0,5 Làm nguội chậm 6 Kiểm tra tấm đúc hoặc mẫu đúc Sau khi làm nguội, kiểm tra h ì nh dạng của tấm hoặc mẫu thử được đ ú c (ki ể m tra vết lõm, lỗ co, phai màu) và kiểm tra tính tuân thủ đ ố i với kích cỡ đ ã được quy đ ị nh. Nếu phát hiện bất kỳ kh iế m khuyết nào của vật đúc, phải loại b ỏ tấm hoặc mẫu thử. Đ ả m b ả o rằng không có phân h ủ y hoặc khâu mạch không mong muốn, bằng cách sử dụng phương pháp được xác định trong tiêu chuẩn có liên quan hoặc theo thỏa thuận của các bên c ó liên quan. 7 Báo cáo chuẩn bị mẫu thử Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm th ô ng tin sau: a) viện dẫn tiêu chuẩn này; b) kích cỡ c ủ a mẫu thử và m ụ c đích sử dụng; c) tất cả các thông tin cần thiết để xác định vật liệu đúc (loại, ký hiệu, v.v...); d) chi ti ế t của việc chuẩn b ị vật liệu đúc: 1) điề u kiện sấy đối với dạng hạt và bột, 2) điều kiện gia công được sử dụng trong chuẩn bị phôi mẫu và độ dày trung b ì nh; e) loại khuôn và phôi được sử d ụ ng; f) điều kiện đúc: 1) thời gian gia nhiệt trước, 2) nhiệt độ, áp suất và thời gian đúc, 3) phương pháp làm nguội được sử dụng, 4) nhiệt độ nhả khuôn; g) trạng thái c ủ a mẫu thử, nế u áp d ụng; h) ngày chuẩn bị mẫu thử; i) bất kỳ quan sát nào khác. MỤC LỤC Lời n ó i đầu 1 Phạm vi áp dụng 2 Tài liệu viện dẫn 3 Thuật ngữ và định nghĩa 4 Thiết bị, dụng cụ 5 Cách tiến hành 6 Kiểm tra tấm hoặc mẫu đúc 7 Báo cáo chuẩn b ị mẫu th ử