W procesie selekcji materiałów z tworzyw sztucznych często widzimy dwa równoległe zestawy danych — ISO i ASTM — które pochodzą z różnych standardów testowania: Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO) i Amerykańskiego Towarzystwa Badań i Materiałów (ASTM).
Wielu inżynierów, porównując tabele właściwości materiałów, najczęściej zadaje pytanie: „Obydwa mierzą wytrzymałość na rozciąganie; co jest lepsze, 50 MPa ISO czy 55 MPa ASTM?” Odpowiedź jest niestety taka, że nie da się ich bezpośrednio porównać, a czasami konwersja jest niemożliwa.
Dlaczego nie można porównywać danych, które „wyglądają podobnie”?
Chociaż ISO i ASTM mierzą właściwości pod tymi samymi nazwami, takimi jak udarność i moduł zginania, różne „zmienne” w procesie pomiarowym sprawiają, że końcowe wyniki wyglądają jak pomiary za pomocą „linijki metrycznej” i „rozciągniętej linijki imperialnej” – wartości nie można po prostu porównać.
Kluczowe różnice:
Kształt i rozmiar próbki: Nawet przy tym samym materiale długi pasek i kształt hantli będą wykazywać zupełnie inną wytrzymałość pod wpływem naprężenia. Próbki zgodne ze standardem ISO są zwykle grubsze lub dłuższe niż próbki ASTM.
Szybkość testowania: Materiały polimerowe są lepkosprężyste. Jeśli szybko je rozciągniesz, staną się bardziej kruche i mocniejsze; jeśli rozciągasz je powoli, stają się bardziej sprężyste. Często występują subtelne różnice w specyfikacjach „prędkości rozciągania” pomiędzy ISO i ASTM.
Wstępna obróbka środowiska: Czy materiał należy umieścić w temperaturze 23°C i wilgotności 50% na 24 godziny czy 48 godzin? Jakie odchylenie temperatury jest dopuszczalne podczas badania? Te subtelne różnice środowiskowe mogą znacząco zmienić wyniki testu.
Arkusz PC o dużej odporności na uderzenia
Typowe przypadki
Przypadek 1: Siła uderzenia belki wspornikowej (uderzenie LZOD)
Jest to test najbardziej podatny na nieporozumienia.
Test udarności Izoda
| Elementy różnicowe | ASTM D256 | ISO180 |
| Grubość próbki | Zwykle 3,2 mm (1/8 cala) | Zwykle 4mm |
| Kształt wycięcia | Stosunkowo stałe | Dostępne w typie A i typie B |
| Jednostki wynikowe | J/m (energia/szerokość próbki) | k/m² (energia/powierzchnia przekroju) |
ASTM mierzy energię na jednostkę szerokości, podczas gdy ISO mierzy energię na jednostkę powierzchni. Chociaż jednostki można przeliczyć matematycznie, otrzymane wartości nadal nie mają akademickiej równoważności ze względu na różne stany naprężeń wewnętrznych spowodowane grubością próbki.
Arkusz POM, który dobrze sprawdza się w testach „wydłużenia przy zerwaniu”.
Przypadek 2: Właściwości przy rozciąganiu
Można by pomyśleć, że „siła niszcząca” jest porównywalna, prawda? Właściwie, nie.
Różnica: prędkość testowania
ASTM D638: Umożliwia szerszy zakres prędkości testowania i ma określone zalecane prędkości dla materiałów o różnych modułach.
ISO 527 określa niezwykle rygorystyczne wymagania dotyczące prędkości. Szczególnie przy pomiarze „modułu rozciągania” ISO wymaga pomiaru za pomocą tensometru przy bardzo niskich prędkościach (zwykle 1 mm/min).
Ponieważ tworzywa sztuczne wykazują znaczną wrażliwość na szybkość odkształcania, w przypadku zastosowania większej prędkości ASTM uzyskane dane dotyczące wytrzymałości będą na ogół wyższe niż wolniejsze dane ISO.
Arkusz PEEK, doskonały materiał żaroodporny
Przewodnik dla inżynierów, jak unikać pułapek
Jeśli wybierasz materiały lub badasz alternatywy, postępuj zgodnie z poniższymi zasadami:
1. Porównaj w ramach tego samego systemu: Zawsze traktuj priorytetowo porównania w ramach tego samego standardowego systemu, takie jak porównywanie wartości ISO z innymi wartościami ISO.
2. Poszukaj tabel właściwości „dwustandardowych”: Wielu dużych międzynarodowych producentów (takich jak DuPont i BASF) poda oba wyniki testów; to najbezpieczniejsze odniesienie.
3. Skoncentruj się na trendach, a nie na wartościach bezwzględnych: jeśli materiał A jest o 20% mocniejszy niż materiał B zgodnie z normami ASTM, wówczas materiał A jest zwykle lepszy również w świetle norm ISO. Chociaż wartości liczbowych nie można bezpośrednio przeliczyć, ranking wyższości wydajności jest zwykle spójny.
4. Zwróć uwagę na jednostki: Szczególnie w przypadku udarności i temperatury odkształcenia pod wpływem ciepła sprawdź, czy przyrostek to kJ/m² czy J/m.
Podsumowując,
ISO i ASTM reprezentują dwa różne zestawy „reguł gry”. Chociaż oba opisują właściwości materiału, różnice w narzędziach testowych, rozmiarach próbek i logice naprężeń powodują luki w danych.
W badaniach, rozwoju i projektowaniu przymusowe zastępowanie danych ASTM obliczeniami symulacyjnymi wymagającymi norm ISO może prowadzić do przeprojektowania lub przedwczesnego uszkodzenia konstrukcji produktu.