{"id":7091,"date":"2019-11-01T14:36:23","date_gmt":"2019-11-01T14:36:23","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=7091"},"modified":"2023-11-13T23:29:53","modified_gmt":"2023-11-13T23:29:53","slug":"stress-relaxation-measurement-using-nanoindentation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/stress-relaxation-measurement-using-nanoindentation\/","title":{"rendered":"Pomiar relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 za pomoc\u0105 nanoindentacji"},"content":{"rendered":"
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

WPROWADZENIE<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Materia\u0142y lepkospr\u0119\u017cyste charakteryzuj\u0105 si\u0119 tym, \u017ce posiadaj\u0105 zar\u00f3wno lepkie, jak i spr\u0119\u017cyste w\u0142a\u015bciwo\u015bci materia\u0142owe. Materia\u0142y te podlegaj\u0105 zale\u017cnemu od czasu zmniejszeniu napr\u0119\u017cenia (\"relaksacja\" napr\u0119\u017cenia) przy sta\u0142ym napr\u0119\u017ceniu, co prowadzi do znacznej utraty pocz\u0105tkowej si\u0142y kontaktu. Relaksacja napr\u0119\u017ce\u0144 zale\u017cy od rodzaju materia\u0142u, tekstury, temperatury, napr\u0119\u017cenia pocz\u0105tkowego i czasu. Zrozumienie relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 jest kluczowe w wyborze optymalnych materia\u0142\u00f3w, kt\u00f3re maj\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i elastyczno\u015b\u0107 (relaksacj\u0119) wymagan\u0105 w konkretnych zastosowaniach.<\/p>\n

Znaczenie pomiaru relaksacji stresu<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Zgodnie z norm\u0105 ASTM E328i \"Standardowe metody testowania relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 w materia\u0142ach i strukturach\", zewn\u0119trzna si\u0142a jest pocz\u0105tkowo przyk\u0142adana do materia\u0142u lub struktury za pomoc\u0105 wg\u0142\u0119bnika, a\u017c do osi\u0105gni\u0119cia wcze\u015bniej okre\u015blonej maksymalnej si\u0142y. Po osi\u0105gni\u0119ciu maksymalnej si\u0142y, pozycja wg\u0142\u0119bnika jest utrzymywana na sta\u0142ej g\u0142\u0119boko\u015bci. Nast\u0119pnie mierzona jest zmiana si\u0142y zewn\u0119trznej niezb\u0119dnej do utrzymania pozycji wg\u0142\u0119bnika w funkcji czasu. Trudno\u015b\u0107 w testowaniu relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 polega na utrzymaniu sta\u0142ej g\u0142\u0119boko\u015bci. Tester mechaniczny Nanovea nanoindentacja<\/a> Modu\u0142 dok\u0142adnie mierzy relaksacj\u0119 napr\u0119\u017ce\u0144 poprzez zastosowanie zamkni\u0119tej p\u0119tli (sprz\u0119\u017cenia zwrotnego) kontroli g\u0142\u0119boko\u015bci za pomoc\u0105 si\u0142ownika piezoelektrycznego. Si\u0142ownik reaguje w czasie rzeczywistym, aby utrzyma\u0107 sta\u0142\u0105 g\u0142\u0119boko\u015b\u0107, podczas gdy zmiana obci\u0105\u017cenia jest mierzona i rejestrowana przez bardzo czu\u0142y czujnik obci\u0105\u017cenia. Test ten mo\u017ce by\u0107 przeprowadzony na praktycznie wszystkich rodzajach materia\u0142\u00f3w, bez konieczno\u015bci spe\u0142niania rygorystycznych wymaga\u0144 dotycz\u0105cych wymiar\u00f3w pr\u00f3bki. Ponadto na jednej p\u0142askiej pr\u00f3bce mo\u017cna przeprowadzi\u0107 wiele test\u00f3w, aby zapewni\u0107 powtarzalno\u015b\u0107 badania<\/p>\n

CEL POMIARU<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

W tym zastosowaniu modu\u0142 nanoindentacji testera mechanicznego Nanovea mierzy zachowanie relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 pr\u00f3bki akrylu i miedzi. Przedstawiamy t\u0119 Nanove\u0119 Tester mechaniczny<\/a> jest idealnym narz\u0119dziem do oceny zale\u017cnego od czasu zachowania lepkospr\u0119\u017cystego materia\u0142\u00f3w polimerowych i metalowych.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

WARUNKI BADANIA<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Za pomoc\u0105 modu\u0142u nanoindentacji Nanovea Mechanical Tester zmierzono relaksacj\u0119 napr\u0119\u017ce\u0144 w pr\u00f3bce akrylowej i miedzianej. Zastosowano r\u00f3\u017cne szybko\u015bci obci\u0105\u017cenia wg\u0142\u0119bnego w zakresie od 1 do 10 \u00b5m\/min. Po osi\u0105gni\u0119ciu docelowego maksymalnego obci\u0105\u017cenia mierzono relaksacj\u0119 na ustalonej g\u0142\u0119boko\u015bci. Zastosowano 100 sekundowy okres zatrzymania na sta\u0142ej g\u0142\u0119boko\u015bci, a zmiana obci\u0105\u017cenia by\u0142a rejestrowana w miar\u0119 up\u0142ywu czasu zatrzymania. Wszystkie badania przeprowadzono w warunkach otoczenia (temperatura pokojowa 23 \u00b0C), a parametry pr\u00f3by wgniatania zestawiono w tabeli 1.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

WYNIKI I DYSKUSJA<\/u><\/strong><\/em><\/p>\n

Rysunek 2<\/strong> przedstawia ewolucj\u0119 przemieszczenia i obci\u0105\u017cenia w funkcji czasu podczas pomiaru relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 dla pr\u00f3bki akrylowej i przyk\u0142adowej pr\u0119dko\u015bci obci\u0105\u017cania wg\u0142\u0119bnika 3 \u00b5m\/min. Ca\u0142o\u015b\u0107 tego badania mo\u017cna podzieli\u0107 na trzy etapy: Loading, Relaxation i Unloading. Podczas etapu obci\u0105\u017cenia, g\u0142\u0119boko\u015b\u0107 liniowo wzrasta\u0142a wraz z post\u0119puj\u0105cym wzrostem obci\u0105\u017cenia. Etap relaksacji rozpoczyna si\u0119 po osi\u0105gni\u0119ciu maksymalnego obci\u0105\u017cenia. Podczas tego etapu utrzymywano sta\u0142\u0105 g\u0142\u0119boko\u015b\u0107 przez 100 sekund, wykorzystuj\u0105c funkcj\u0119 kontroli g\u0142\u0119boko\u015bci z zamkni\u0119t\u0105 p\u0119tl\u0105 sprz\u0119\u017cenia zwrotnego. Ca\u0142a pr\u00f3ba zako\u0144czy\u0142a si\u0119 etapem roz\u0142adowania w celu usuni\u0119cia wg\u0142\u0119bnika z pr\u00f3bki akrylowej.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Przeprowadzono dodatkowe pr\u00f3by wgniatania z zastosowaniem tych samych pr\u0119dko\u015bci obci\u0105\u017cenia wg\u0142\u0119bnika, ale z wy\u0142\u0105czeniem okresu relaksacji (pe\u0142zania). Z tych bada\u0144 uzyskano wykresy zale\u017cno\u015bci obci\u0105\u017cenia od przemieszczenia, kt\u00f3re po\u0142\u0105czono w wykresy na rysunku 3 dla pr\u00f3bek akrylowych i miedzianych. W miar\u0119 zmniejszania szybko\u015bci obci\u0105\u017cania wg\u0142\u0119bnika z 10 do 1 \u00b5m\/min, krzywa obci\u0105\u017cenie-przemieszczenie przesuwa\u0142a si\u0119 stopniowo w kierunku wi\u0119kszych g\u0142\u0119boko\u015bci penetracji zar\u00f3wno dla akrylu jak i miedzi. Taki zale\u017cny od czasu wzrost odkszta\u0142cenia wynika z efektu lepkospr\u0119\u017cystego pe\u0142zania materia\u0142\u00f3w. Ni\u017csza pr\u0119dko\u015b\u0107 obci\u0105\u017cenia pozwala materia\u0142owi lepkospr\u0119\u017cystemu mie\u0107 wi\u0119cej czasu na reakcj\u0119 na napr\u0119\u017cenia zewn\u0119trzne, kt\u00f3rych do\u015bwiadcza i odpowiednio si\u0119 odkszta\u0142ci\u0107...<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Na rysunku 4 przedstawiono ewolucj\u0119 obci\u0105\u017cenia przy sta\u0142ym odkszta\u0142ceniu z zastosowaniem r\u00f3\u017cnych szybko\u015bci obci\u0105\u017cania wg\u0142\u0119bnego dla obu badanych materia\u0142\u00f3w. Obci\u0105\u017cenie mala\u0142o z wi\u0119ksz\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 we wczesnych etapach relaksacji (100-sekundowy okres wstrzymania) bada\u0144 i zwolni\u0142o po osi\u0105gni\u0119ciu czasu wstrzymania ~50 sekund. Materia\u0142y lepkospr\u0119\u017cyste, takie jak polimery i metale, wykazuj\u0105 wi\u0119ksz\u0105 szybko\u015b\u0107 utraty obci\u0105\u017cenia, gdy s\u0105 poddawane wy\u017cszym warto\u015bciom obci\u0105\u017cenia wg\u0142\u0119bnego. Szybko\u015b\u0107 utraty obci\u0105\u017cenia podczas relaksacji wzros\u0142a z 51,5 do 103,2 mN dla akrylu i z 15,0 do 27,4 mN dla miedzi, odpowiednio, gdy szybko\u015b\u0107 obci\u0105\u017cenia wg\u0142\u0119bnika wzros\u0142a z 1 do 10 \u00b5m\/min, jak podsumowano w Rysunek 5<\/strong>.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Jak wspomniano w normie ASTM E328ii, g\u0142\u00f3wnym problemem napotykanym w badaniach relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 jest niemo\u017cno\u015b\u0107 utrzymania przez urz\u0105dzenie sta\u0142ej warto\u015bci odkszta\u0142cenia\/g\u0142\u0119boko\u015bci. Tester mechaniczny Nanovea zapewnia bardzo dok\u0142adne pomiary relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 dzi\u0119ki mo\u017cliwo\u015bci zastosowania zamkni\u0119tej p\u0119tli sprz\u0119\u017cenia zwrotnego steruj\u0105cego g\u0142\u0119boko\u015bci\u0105 pomi\u0119dzy szybko dzia\u0142aj\u0105cym si\u0142ownikiem piezoelektrycznym a niezale\u017cnym kondensatorowym czujnikiem g\u0142\u0119boko\u015bci. Podczas etapu relaksacji, piezoelektryczny si\u0142ownik reguluje wg\u0142\u0119bnik w celu utrzymania sta\u0142ej g\u0142\u0119boko\u015bci w czasie rzeczywistym, podczas gdy zmiana obci\u0105\u017cenia jest mierzona i rejestrowana przez niezale\u017cny, precyzyjny czujnik obci\u0105\u017cenia.<\/p>\n

PODSUMOWANIE<\/i><\/u><\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Za pomoc\u0105 modu\u0142u nanoindentacji Nanovea Mechanical Tester zmierzono relaksacj\u0119 napr\u0119\u017ce\u0144 w pr\u00f3bce akrylowej i miedzianej przy r\u00f3\u017cnych pr\u0119dko\u015bciach obci\u0105\u017cenia. Wi\u0119ksza g\u0142\u0119boko\u015b\u0107 maksymalna jest osi\u0105gana podczas wg\u0142\u0119biania przy ni\u017cszych pr\u0119dko\u015bciach obci\u0105\u017cania ze wzgl\u0119du na efekt pe\u0142zania materia\u0142u podczas obci\u0105\u017cania. Zar\u00f3wno pr\u00f3bka akrylowa jak i miedziana wykazuj\u0105 zachowanie relaksacyjne, gdy pozycja wg\u0142\u0119bnika przy docelowym maksymalnym obci\u0105\u017ceniu jest utrzymywana na sta\u0142ym poziomie. Wi\u0119ksze zmiany strat obci\u0105\u017cenia w fazie relaksacji zaobserwowano dla pr\u00f3b z wy\u017cszymi pr\u0119dko\u015bciami obci\u0105\u017cenia wg\u0142\u0119bnika.<\/p>\n

Testy relaksacji napr\u0119\u017ce\u0144 wykonane przez Nanovea Mechanical Tester pokazuj\u0105 zdolno\u015b\u0107 urz\u0105dzenia do ilo\u015bciowego i wiarygodnego pomiaru zale\u017cnego od czasu zachowania lepkospr\u0119\u017cystego materia\u0142\u00f3w polimerowych i metalowych. Posiada niezr\u00f3wnan\u0105 wielofunkcyjno\u015b\u0107 modu\u0142\u00f3w Nano i Micro na jednej platformie. Modu\u0142y kontroli wilgotno\u015bci i temperatury mog\u0105 by\u0107 sparowane z tymi urz\u0105dzeniami w celu zapewnienia mo\u017cliwo\u015bci prowadzenia bada\u0144 \u015brodowiskowych w szerokim zakresie bran\u017c. Zar\u00f3wno modu\u0142y Nano jak i Micro zawieraj\u0105 tryby do badania zarysowa\u0144, twardo\u015bci i zu\u017cycia, zapewniaj\u0105c najszerszy i najbardziej przyjazny dla u\u017cytkownika zakres mo\u017cliwo\u015bci bada\u0144 mechanicznych dost\u0119pnych w jednym urz\u0105dzeniu.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI<\/b><\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tLIVE CHAT<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":1,"featured_media":7095,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,342,349,337],"tags":[],"class_list":["post-7091","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-indentation-creep-relaxation","category-laboratory-testing","category-mechanical-testing"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7091","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7091"}],"version-history":[{"count":57,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7091\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":23492,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7091\/revisions\/23492"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7095"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7091"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7091"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7091"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}