Skúšanie tvrdosti polymérnych kompozitov PEEK podľa Rockwella

PEEK (polyéteréterketón) je vysoko výkonný kompozitný materiál vyrobený kombináciou živice PEEK s výstužnými materiálmi, ako sú uhlíkové vlákna, sklenené vlákna a keramika. Materiály PEEK s vyššou tvrdosťou majú lepšiu odolnosť voči poškriabaniu a oderu, vďaka čomu sú vhodné na výrobu opotrebovateľných dielov a komponentov, ktoré vyžadujú vysokopevnostnú oporu. Vysoká tvrdosť PEEK mu umožňuje zachovať si svoj tvar nezmenený aj po mechanickom namáhaní a dlhodobom používaní, čo umožňuje jeho široké použitie v oblastiach, ako je letecký a kozmický priemysel, automobilový priemysel a lekárska starostlivosť.

V prípade materiálov PEEK je tvrdosť dôležitým ukazovateľom schopnosti materiálu odolávať deformácii pôsobením vonkajších síl. Jeho tvrdosť má rozhodujúci vplyv na ich výkon a použitie. Tvrdosť sa zvyčajne meria podľa Rockwella, najmä stupnicou HRR, ktorá je vhodná pre stredne tvrdé plasty. Test je pohodlný a spôsobuje len malé poškodenie materiálu.

V Rockwellových normách na testovanie tvrdosti pre polymérne kompozitné materiály Peek sa široko používajú stupnice R (HRR) a M (HRM), medzi ktorými je stupnica R relatívne bežnejšie používaná.

Pre väčšinu nevystužených alebo málo vystužených čistých materiálov Peek (napr. obsah sklenených vlákien ≤ 30 %) je zvyčajne preferovanou voľbou stupnica R. Je to preto, že stupnica R je vhodná pre relatívne mäkké plasty, tvrdosť čistých materiálov Peek sa vo všeobecnosti pohybuje od približne HRR110 do HRR120, čo spadá do rozsahu merania stupnice R, čo umožňuje presné znázornenie ich hodnôt tvrdosti. Okrem toho majú údaje z tejto stupnice v priemysle väčšiu univerzálnosť pri testovaní tvrdosti takýchto materiálov.

Pre kompozitné materiály Peek s vysokým obsahom výstuže (napr. obsah sklenených/uhlíkových vlákien ≥ 30 %) sa často používa stupnica M kvôli ich vyššej tvrdosti. Stupnica M aplikuje väčšiu skúšobnú silu, čo môže znížiť vplyv výstužných vlákien na vtlačky a viesť k stabilnejším testovacím údajom.

Skúška tvrdosti polymérnych kompozitov PEEK podľa Rockwella musí byť v súlade s normami ASTM D785 alebo ISO 2039-2. Základný proces zahŕňa aplikáciu špecifického zaťaženia diamantovým vtlačovacím telieskom a výpočet hodnoty tvrdosti na základe hĺbky vtlačenia. Počas testovacieho procesu sa musí venovať osobitná pozornosť kontrole prípravy vzorky a testovacieho prostredia, aby sa zabezpečila presnosť výslednej hodnoty. Počas testovania je potrebné dodržiavať dva kľúčové predpoklady:

1. Požiadavky na vzorku: Hrúbka musí byť ≥ 6 mm a drsnosť povrchu (Ra) musí byť ≤ 0,8 μm. Tým sa zabráni skresleniu údajov spôsobenému nedostatočnou hrúbkou alebo nerovným povrchom.

2. Kontrola prostredia: Odporúča sa vykonávať testovanie v prostredí s teplotou 23 ± 2 ℃ a relatívnou vlhkosťou 50 ± 5 %. Kolísanie teploty môže výrazne ovplyvniť hodnoty tvrdosti polymérnych materiálov, ako je Peek.

Rôzne normy majú mierne odlišné ustanovenia pre testovacie postupy, takže nižšie uvedené základy, ktoré sa majú dodržiavať, musia byť jasne definované v skutočnej prevádzke.

Tvrdosť niektorých vystužených kompozitných materiálov PEEK môže dokonca presiahnuť HRC 50. Je potrebné testovať ich mechanické vlastnosti skúmaním ukazovateľov, ako je pevnosť v ťahu, pevnosť v ohybe a rázová húževnatosť. Štandardizované testy by sa mali vykonávať v súlade s medzinárodnými normami, ako sú ISO a ASTM, aby sa zabezpečila stabilita ich kvality a výkonu, ako aj aby sa zaručila bezpečnosť a spoľahlivosť ich použitia v príslušných oblastiach.