6. Проведение испытаний механических свойств полимерных материалов на универсальном динамометре фирмы «Инстрон» модель 1121

Универсальный динамометр фирмы «Инстрон» модель 1121 производства Англии состоит из двух модулей: консоль с блоками управления, самописцем и нагрузочной рамой для проведения испытаний в режимах сжатия или растяжения с усилиями до 10 КН и скоростями перемещения балки от 0,01 до 1000мм/мин. На раму можно устанавливать температурную камеру для проведения испытаний в диапазоне температур от –80 до+215^оС. Прибор снабжен различного типа зажимами, в том числе пневматическими, обеспечивающими эффективное фиксирование образцов во время испытаний. Через интерфейс консоль управления соединена с компьютером, программа которого позволяет управлять работой прибора, следить за экспериментом в реальном времени, рассчитывать свойства образцов, определять средние значения в серии опытов и сохранять в памяти компьютера.

Перед включением универсального динамометра в сеть в соответствии с предполагаемой прочностью образцов устанавливают датчик напряжений с необходимыми пределами нагрузок. Также выбирают тип зажима и щёчки к нему.

Прибор включают кнопкой “Main”, и после 40 минут прогрева калибруют. Калибровку датчика напряжений проводят следующим образом: на консоли ручкой « Full Scale Load» устанавливают масштаб чувствительности самописца (например 1кг). Выдвинув панель «Load Cell Amplifier Controls» переключатель «Zero» переводят в положение «ON», при этом вход самописца закорачивается, и ручкой «Zero» устанавливают перо в нулевое положение. Возвращают переключатель «Zero» в положение «OF» и одной из ручек «Balance» устанавливают перо на левый край диаграммной ленты. Подвешивая к верхнему зажиму гирю в 1 кг, имеющуюся в комплекте прибора, ручкой «Calibration» устанавливают перо на правый край диаграммной ленты. Эти операции повторяют несколько раз, до тех пор, пока перо без нагрузки будет точно находиться на «0», а с гирей - на правом краю диаграммной ленты. Ручкой «Full Scale Load» выставляют предполагаемый диапазон нагрузок. Кнопками «Up» или «Down» выставляют по линейке начальную длину рабочей части образца. На раме укрепляют механический предохранитель. Нажимают на консоли кнопку «Reset» для того, чтобы при возврате зажима расстояние между верхним и нижним зажимами равнялось установленной начальной длине рабочей части образца. Если необходимо, на консоли устанавливают предел перемещения зажима переключателями «Limit». На консоли выбирают скорость перемещения зажима и скорость протяжки диаграммной ленты. Нажимают кнопки «Pen 3» и «Chart». В зависимости от жёсткости материала образца, размеров широкой части лопаточки и типа выбранного зажима подбирают давление сжатого воздуха, питающего пневматические зажимы, необходимое для надёжного удерживания образца во время испытания. Определяют размеры рабочей части лопаточки. Удерживая образец пинцетом, вставляют его между щёчками верхнего зажима и сводят их, плавно нажимая на педаль до первого щелчка. Убирают пинцет. Образец должен вертикально висеть в верхнем зажиме между незажатыми щёчками нижнего. Продолжая нажимать на педаль, сводят щёчки нижнего зажима. Фиксация их достигается после второго щелчка педали.

Проводят растяжение образца, для чего нажимают на кнопку «Down». На диаграммной ленте самописца записывается зависимость силы от деформации, по которой производят расчёт модуля, прочности и удлинения образца.

В настоящее время прибор оснащён компьютером. Управление прибором, запись экспериментальных данных и расчёт параметров осуществляются по предварительно выбранной программе. Результаты серии опытов можно обработать статистически. Работу с программой преподаватель объясняет во время проведения практикума.

Контрольные вопросы

1. Классификация полимеров по физическим признакам (по структуре цепи, по термодинамической гибкости цепей, по степени упорядочения макромолекул)

2. Физические состояния аморфных полимеров

3. Кривые нагружения сшитых и несшитых аморфных полимеров при разных температурах

4. Структура частично-кристаллических полимеров

5. Кривые нагружения частично-кристаллических полимеров при разных температурах

6. Устройство приборов для определения механических свойств полимеров и различные дополнительные приспособления к ним

7. Деформационная кривая (диаграмма растяжения) полимеров s = f(e). Определение основных механических характеристик (модуль Юнга, секущий и текущий модули, предел текучести, прочность, удлинение при разрыве и др.)

Список рекомендуемой литературы

1. Л. Трилор «Введение в науку о полимерах», «Мир», М., 1973.

2. В.Е. Гуль, В.Н. Кулезнёв «Структура и механические свойства полимеров», «Высшая школа», М., 1972.

3. В.Н. Кулезнёв, В.А. Шершнёв «Химия и физика полимеров», «Высшая школа», М., 1988.

4. В.А. Марихин, Л.П. Мясникова «Надмолекулярная структура полимеров», Л., «Химия», 1977.

5. Г.М. Бартенев, Ю.В. Зеленев «Курс физики полимеров», Л., «Химия», 1976.

6. А.Л. Волынский, Н.Ф. Бакеев «Высокодисперсное ориентированное состояние полимеров», М., «Химия»,1984.