Részvétel unidirekcionális szénszál/epoxi anyag húzó mechanikai tulajdonságainak pontos meghatározására alkalmas próbatesteken végzett nemzetközi körvizsgálatban
Napjainkban szerkezetek, burkolatok, sporteszközök és egyéb termékek tervezésekor is egyre nagyobb szerepet nyernek a szálerősítésű kompozitok, ezen belül is a szénszál erősítésű epoxi kompozitok.
A mérnöki tervezés során elengedhetetlen, hogy ezen anyagok mechanikai tulajdonságait a lehető legpontosabban ismerjük. A mechanikai tulajdonságokat, mint a szakítószilárdságot, szakadási nyúlást, rugalmassági modulust és szakítógörbe jelleget csak valós mérések alapján határozhatjuk meg. Ezen paraméterek megismerésére a legelterjedtebb mérési módszer az egytengelyű húzóvizsgálat.
A húzóvizsgálatot és annak eredményeit igen sok tényező befolyásolhatja, mint például a próbatestek kialakítása, gyártási pontossága és eljárásai, az alapanyagok minősége, a szakítógép pofáinak típusa, vagy a mérési berendezések elrendezése. Éppen ezért kiemelt fontosságú, hogy a mérések paramétereit és a mérési körülményeket szigorú műszaki szabvány határozza meg. Azonban a szabványok gyakran több, egymással versengő szempontnak és elvárásnak kell megfeleljenek, így például, hogy lehetőleg bármely, a célra megfelelően felszerelt laborban kivitelezhető, jó megismételhetőségű módszereket tartalmazzanak, ugyanakkor ezek a módszerek és eljárások a lehető legpontosabb, legtöbb információt szolgáltassák az adott anyagról. A szabványok ajánlásai tehát általában kompromisszumok eredményei. A mérnöki tudományok fejlődésével azonban érdemes a szabványokat időnként felülvizsgálni, kiegészíteni, illetve módosítani.
Elengedhetetlen, hogy a próbatest számunkra megfelelően viselkedjen, ami egytengelyű húzóvizsgálatkor azt jelenti, hogy a próbatest lehetőleg minden vizsgált keresztmetszetében azonos feszültségi állapot lépjen fel és hogy a próbatest tönkremenetele a vizsgált hosszon történjen meg. A szakítógépek és a ma, ISO 527-5 és ASTM3039 szerint szabványos unidirekcionális kompozit próbatestek kialakítása azonban feszültséggyűjtő helyeket eredményez, ami egy, az unidirekcionális szálas kompozit próbatestekre jellemző, nehezen kiküszöbölhető problémát okoz. Ezen próbatestek ugyanis általában nem érik el az elméleti maximális szakadási nyúlásukat, a tönkremenetel a feszültséggyűjtő helyek környezetében idő előtt bekövetkezik. A probléma megoldásán számos kutatóhelyen dolgoznak, több különböző, ígéretes próbatest típust is kifejlesztettek.
Kutatásunk során három új típusú és két szabványos geometriájú unidirekcionális szénszál erősítésű kompozit húzóvizsgálati próbatest sorozatot készítettünk elő vizsgálatra, különös tekintettel az egy időben két precíz módszerrel történő nyúlásmérésre. A szakítóvizsgálatok során minden lehetséges pontosság rontó tényezőt igyekeztünk kiküszöbölni, hogy a próbatest típusok szakadási nyúlása közötti legkisebb eltérést is ki tudjuk mutatni.
szerző
-
Vastag Zsolt
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Czél Gergely
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék