Per què la resistència a la tracció i el mòdul de la fibra de vidre s'expressen en termes de resistència i mòdul del fil submergit?

Amb l'enduriment recent dels controls a les exportacionsfibra de vidre, polèmica al voltantfibra de vidreEls mètodes d'assaig de tracció han ressorgit a la indústria. Les principals raons per les quals la indústria ha utilitzat constantment el mòdul de resistència del fil submergit per representar les propietats de tracció defibra de vidresón els següents:

1. Reflex del rendiment real de l'aplicació
En aplicacions pràctiques (com ara composites),fibra de vidres'utilitza normalment juntament amb una matriu de resina, en lloc de sol. Les proves de fil submergit simulan l'estat de la fibra dins d'una matriu de resina i representen millor les seves propietats mecàniques reals en materials compostos.

La prova de la resistència de la fibra seca sola pot donar lloc a valors més baixos a causa de defectes superficials o factors ambientals (com la humitat i la fricció). Tanmateix, el fil submergit protegeix la superfície de la fibra, reduint les interferències durant les proves.

2. Evitar errors de prova
Fibra de vidreés molt fi (normalment de 5-24 micres de diàmetre) i trencadís. Les proves directes poden provocar fàcilment una fractura a causa del dany de subjecció o la concentració d'esforços, en lloc d'una fractura per tracció. A més, quan els paquets estan sotmesos a tensió, sovint es produeixen una fractura asíncrona o un lliscament de la pinça, que en última instància resulta en resultats de prova més baixos i una gran variabilitat.

El mètode de fil immers combina diverses fibres en un paquet (p. ex., impregnant-les i curant-les amb resina epoxi), creant una mostra en forma de vareta- amb un diàmetre definit. Això facilita la fixació, redueix la concentració local d'estrès i millora la fiabilitat i la repetibilitat de les dades de prova. Per descomptat, aquest mètode...

3. Normalització i comparabilitat

Els estàndards internacionals i nacionals (com ara GB/T 20310, ASTM D2343 i ISO 9163) utilitzen habitualment el mètode de fil submergit per provar les propietats de tracció defibra de vidre(incloent la resistència a la tracció, el mòdul i l'allargament, amb la resistència i el mòdul expressats en MPa o GPa). Aquest mètode estandarditza les condicions de prova (com el tipus d'adhesiu, el procés de curat i la mida de la mostra), fent comparables les dades de diferents fabricants o institucions de recerca.

També hi ha estàndards existents per a proves de fibra seca (GB/T 7690.3 i ISO 3341). Aquests estàndards expressen la força en N o N/tex, i els resultats es veuen afectats fàcilment per factors com l'equip de prova i l'entorn (especialment la humitat). Tanmateix, aquest mètode és relativament senzill de mesurar i, per tant, s'utilitza més habitualment per al control de qualitat.

4. Reflex de l'efecte d'enllaç interfacial
A la prova de fil submergit, la unió interfacial entre la resina i la fibra afecta el rendiment general. Tot i que el mòdul està determinat principalment per la pròpia fibra, la resistència a la tracció es pot veure lleugerament afectada per les propietats interfacials. Aquesta prova reflecteix més de prop l'estat real de càrrega-de la fibra del compost.

5. Història i pràctica industrial
El mètode de fil submergit es va descobrir a principis delfibra de vidreindústria per la seva facilitat d'operació i dades estables. A poc a poc es va convertir en el mètode estàndard de la indústria i es continua utilitzant avui dia.

Cal assenyalar que la controvèrsia al voltant d'aquest mètode d'assaig dins de la indústria prové del fet que la força teòrica defibra de vidreés molt superior a totes les dades de proves disponibles actualment. Per exemple, la força teòrica de la fibra de vidre E- pot arribar a 3-4 GPa. No obstant això, en les proves reals, els defectes superficials i els danys de la prova s'amplien, cosa que fa que no es pugui mesurar el valor teòric. Normalment, la resistència del fil submergit es troba entre la resistència teòrica de la fibra seca i la resistència del material compost.

Prova del mòdul: el mòdul és una propietat inherent del material i es veu menys afectat pel mètode de prova. Tanmateix, el mètode de fil submergit proporciona condicions de mesura de tensió més estables, de manera que el valor mesurat s'acosta més al valor teòric.

En resum, el mètode de fil submergit aconsegueix un equilibri entre la practicitat de l'enginyeria i la precisió de les proves, convertint-se en el mètode reconegut per caracteritzar les propietats mecàniques de la fibra de vidre.
Per descomptat, tots dos mètodes tenen els seus avantatges i desavantatges, i el mètode de prova adequat s'ha de seleccionar en funció dels objectius de la prova.

Per exemple, el mètode de fil sec es pot utilitzar per avaluar ràpidament la consistència dels lots de fibres; el mètode de fil immers es pot utilitzar per verificar les propietats dissenyades dels materials compostos utilitzant una resina coherent amb el disseny.