Ispitivanje tvrdoće PEEK polimernih kompozita po Rockwellu

PEEK (polietereterketon) je visokoperformansni kompozitni materijal napravljen kombinovanjem PEEK smole sa ojačavajućim materijalima kao što su ugljenična vlakna, staklena vlakna i keramika. PEEK materijali sa većom tvrdoćom imaju bolju otpornost na grebanje i abraziju, što ih čini pogodnim za proizvodnju delova i komponenti otpornih na habanje kojima je potrebna visoka čvrstoća. Visoka tvrdoća PEEK-a omogućava mu da zadrži svoj oblik nepromenjen čak i nakon izdržavanja mehaničkog naprezanja i dugotrajne upotrebe, što mu omogućava široku upotrebu u oblastima kao što su vazduhoplovstvo, automobilska industrija i medicinska njega.

Za PEEK materijale, tvrdoća je važan pokazatelj sposobnosti materijala da se odupre deformaciji pod utjecajem vanjskih sila. Njegova tvrdoća ima odlučujući utjecaj na njihove performanse i primjenu. Tvrdoća se obično mjeri Rockwellovom skalom tvrdoće, posebno HRR skalom, koja je pogodna za srednje tvrde plastike. Test je praktičan i uzrokuje mala oštećenja materijala.

U Rockwellovim standardima za ispitivanje tvrdoće za Peek polimerne kompozitne materijale, široko se koriste R skala (HRR) i M skala (HRM), među kojima se R skala relativno češće primjenjuje.

Za većinu neojačanih ili slabo ojačanih čistih Peek materijala (npr. sadržaj staklenih vlakana ≤ 30%), R skala je obično preferirani izbor. To je zato što je R skala pogodna za relativno meke plastike, tvrdoća čistih Peek materijala se uglavnom kreće od približno HRR110 do HRR120, što spada u raspon mjerenja R skale - omogućavajući tačan odraz njihovih vrijednosti tvrdoće. Osim toga, podaci sa ove skale imaju veću univerzalnost u industriji prilikom ispitivanja tvrdoće takvih materijala.

Za Peek kompozitne materijale s visokim udjelom ojačanja (npr. sadržaj staklenih/ugljičnih vlakana ≥ 30%), M skala se često koristi zbog njihove veće tvrdoće. M skala primjenjuje veću ispitnu silu, što može smanjiti utjecaj ojačavajućih vlakana na udubljenja i rezultirati stabilnijim podacima ispitivanja.

Ispitivanje tvrdoće PEEK polimernih kompozita po Rockwellu mora biti u skladu sa standardima ASTM D785 ili ISO 2039-2. Osnovni proces uključuje primjenu specifičnog opterećenja kroz dijamantski utiskivač i izračunavanje vrijednosti tvrdoće na osnovu dubine udubljenja. Tokom procesa ispitivanja, posebna pažnja mora se posvetiti kontroli pripreme uzorka i okruženja za ispitivanje kako bi se osigurala tačnost dobijene vrijednosti. Tokom ispitivanja moraju se uzeti u obzir dva ključna preduslova:

1. Zahtjevi za uzorak: Debljina mora biti ≥ 6 mm, a hrapavost površine (Ra) ≤ 0,8 μm. Ovo izbjegava izobličenje podataka uzrokovano nedovoljnom debljinom ili neravnom površinom.

2. Kontrola okoline: Preporučuje se provođenje ispitivanja u okruženju s temperaturom od 23±2℃ i relativnom vlažnošću od 50±5%. Temperaturne fluktuacije mogu značajno utjecati na očitanja tvrdoće polimernih materijala poput Peeka.

Različiti standardi imaju malo drugačije odredbe za postupke ispitivanja, tako da dolje navedene osnove koje treba slijediti moraju biti jasno definirane u stvarnim operacijama.

Tvrdoća određenih ojačanih PEEK kompozitnih materijala može čak premašiti HRC 50. Potrebno je ispitati njihova mehanička svojstva ispitivanjem pokazatelja kao što su zatezna čvrstoća, čvrstoća na savijanje i udarna čvrstoća. Standardizirana ispitivanja treba provoditi u skladu s međunarodnim standardima poput ISO i ASTM kako bi se osigurala stabilnost njihovog kvaliteta i performansi, kao i kako bi se garantirala sigurnost i pouzdanost njihove primjene u relevantnim područjima.