Compreendendo A Elasticidade De Tração E Testes De Resistência Para Tecidos: Método De Teste FZ/T 01034
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Introdução Aos Testes De Elasticidade E Resistência À Tração
A elasticidade tênsil de tecidos é uma propriedade crucial que impacta o desempenho, a durabilidade e a qualidade geral dos têxteis. O método de teste FZ/T 01034 especifica como determinar essa propriedade usando um testador de Taxa Constante de Alongamento (CRE). Ao contrário dos tecidos de malha, que usam uma abordagem diferente, os tecidos são testados com um método de alongamento cíclico, tornando esse teste essencial para avaliar a resiliência do tecido e a recuperação elástica. Este artigo explorará os procedimentos de teste, o equipamento necessário e vários fatores que influenciam a precisão dos resultados do teste, incluindo o uso de testadores de resistência à tração de tecido e equipamentos de resistência à tração.
Propriedades Elásticas De Tração De Tecidos: Compreendendo A Resistência Do Tecido
Tecidos sofrem deformação quando esticados sob um alongamento fixo ou força fixa. Após um período especificado, a força de alongamento é removida, e o tecido pode se recuperar por um tempo definido. O alongamento residual é então medido. A taxa de recuperação elástica e a taxa de deformação plástica são calculadas para caracterizar a elasticidade tênsil do tecido, ajudando a avaliar a resistência tênsil e a durabilidade do tecido.
Requisitos Essenciais Para Instrumentos De Teste De Resistência À Tração
Testador de Taxa Constante de Alongamento (CRE)
O testador CRE deve atender ao padrão GB/T 3923.1 com uma precisão de força de ±1%. Ele deve ser capaz de executar testes como alongamento fixo e força fixa, e deve ter um dispositivo de registro de dados. Usando Equipamento de resistência à tração, como uma Máquina Universal de Teste de Tração, aumenta a precisão do teste ao oferecer medições de força precisas e permitir uma análise detalhada dos dados.
Grampos de alongamento
São necessários grampos manuais ou pneumáticos com superfície de fixação de pelo menos 55 mm e largura efetiva da amostra de 50 mm.
Ferramentas para cortar amostras
Tesouras ou amostradores especializados são necessários para cortar as amostras de tecido.
Pesos de pré-tensão
Pesos de pré-tensão devem ser usados de acordo com as especificações do teste. Podem ser aplicados manualmente ou definidos no software.
Técnicas De Amostragem Para Testes De Elasticidade E Resistência À Tração
A amostra deve ser representativa, garantindo que nenhuma dobra ou defeito óbvio afete os resultados dos testes de resistência à tração do tecido.
O corte das amostras deve ser realizado de acordo com GB/T 3923.1. As amostras devem ser cortadas a uma distância de 10 cm da borda da amostra de tecido, e cada amostra não deve conter os mesmos fios.
Tamanho e quantidade da amostra: Pelo menos três amostras nas direções de urdume e trama devem ser cortadas de cada amostra. O comprimento da amostra deve atender ao comprimento de calibre de 200 mm, e a largura deve atender à largura efetiva de 50 mm.
Condições De Teste Para Medição Precisa De Resistência À Tração E Elasticidade
- O pré-condicionamento e o condicionamento das amostras devem ser realizados de acordo com GB 6529.
- O teste deve ser realizado na atmosfera padrão da zona temperada de segunda classe especificada em GB 6529.
- Ajuste o comprimento do medidor de resistência para 200 mm.
- Velocidade de alongamento para teste de alongamento fixo:
Quando a taxa de alongamento é <8%, a velocidade de alongamento é de 20 mm/min; quando a taxa de alongamento é >8%, a velocidade de alongamento é de 100 mm/min. - Velocidade de alongamento para teste de força fixa:
De acordo com o teste preliminar, quando a taxa de alongamento na força especificada é <8%, a velocidade de alongamento é de 20 mm/min; quando a taxa de alongamento é >8%, a velocidade de alongamento é de 100 mm/min. - Fixação de pré-tensão:
A amostra deve ser fixada na posição central do grampo para garantir que a linha central da força de tração passe pelo centro do grampo. A amostra pode ser fixada com a pré-tensão na Tabela 1. Se a taxa de alongamento gerada for maior que 2%, o valor da pré-tensão deve ser reduzido. - Fixação frouxa:
Quando o método de fixação frouxa é usado para a amostra, o comprimento inicial necessário para calcular a taxa de alongamento deve ser a soma do comprimento de referência e do alongamento da amostra quando a pré-tensão é atingida.
Procedimento De Teste Para Avaliação De Elasticidade E Resistência À Tração
Teste de alongamento de força fixa
- Para este teste, a amostra é esticada a uma força fixa, tipicamente 20N, 25N ou 30N, e o alongamento é medido para calcular a resistência à tração do tecido. O testador de resistência à tração fornecerá a resistência à tração no tecido determinando a força necessária para causar alongamento.
- Inicie o instrumento e estique a amostra até a força fixa. Leia o comprimento L1 da amostra.
- Calcule a taxa de alongamento de força fixa (%) de cada amostra de acordo com a Equação (1). O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1%.
Determinação da força de alongamento fixa
- Determine o alongamento fixo de acordo com os requisitos do produto ou o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, recomenda-se 3%, 5% ou 10%.
- Ligue o instrumento (quando a amostra estiver frouxamente presa, comece a contar o alongamento a partir do momento em que a pré-tensão for atingida), estique a amostra até o valor de alongamento fixo e leia a força correspondente em Newton (N).
- O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1N.
Determinação da taxa de recuperação elástica de força fixa e da taxa de deformação plástica
- Selecione o valor de força fixa de acordo com os requisitos do produto ou o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, 20N, 25N ou 30N são recomendados.
- O tempo de espera do alongamento e o tempo de recuperação são determinados de acordo com o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, um tempo de espera do alongamento de 1 min e um tempo de recuperação de 3 min são recomendados.
- Ligue o instrumento, estique a amostra até a força fixa e segure a força fixa por 1 min. Então leia o comprimento L1 da amostra. Então retorne o grampo para a posição zero na mesma velocidade e pare por 3 min.
- Estique a amostra até a pré-tensão especificada na mesma velocidade novamente e leia o comprimento L2 da amostra.
- Calcule a taxa de recuperação elástica e a taxa de deformação plástica (%) de cada amostra de acordo com a Equação (2) e a Equação (3). O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1%.
Uma vez aplicada a força fixa, são calculadas a taxa de recuperação elástica e a taxa de deformação plástica, que são indicadores-chave da resistência à tração do tecido.
Taxa de recuperação elástica de tração repetida e medição de deformação plástica
- Selecione o número de ciclo fixo de acordo com os requisitos do produto. Se não houver acordo, 3 vezes, 5 vezes ou 10 vezes são recomendados.
- Repita o alongamento de acordo com 3.1 – 3.3 até atingir o número de ciclos pré-determinado e meça o comprimento L1.
- Meça o comprimento L2 de acordo com o método em 3.4.
- Calcule a taxa de recuperação elástica de tração repetida de força fixa e a taxa de deformação plástica de cada amostra de acordo com a Equação (2) e a Equação (3). O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1%.
Taxa de recuperação elástica em ensaios de alongamento fixo e deformação plástica
- Selecione o alongamento fixo de acordo com os requisitos do produto ou o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, recomenda-se 3%, 5% ou 10%.
- O tempo de espera de alongamento e o tempo de recuperação são determinados de acordo com os requisitos do produto ou o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, um tempo de espera de alongamento de 1 min e um tempo de recuperação de 3 min são recomendados.
- Inicie o instrumento (quando a amostra estiver frouxamente presa, comece a contar o alongamento a partir do momento em que a pré-tensão for atingida), estique a amostra até o alongamento fixo L3, pare por 1 min. Em seguida, retorne o grampo para a posição zero na mesma velocidade e pare por 3 min.
- Estique a amostra até o alongamento fixo L3 novamente na mesma velocidade.
- Leia o comprimento L2 da amostra correspondente à pré-tensão em 2.1.
- Calcule a taxa de recuperação elástica de alongamento fixo e a taxa de deformação plástica (%) de cada amostra de acordo com a Equação (4) e a Equação (5). O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1%.
Recuperação elástica de tração repetida e deformação plástica em testes de alongamento fixo
- Selecione o número de ciclo fixo de acordo com os requisitos do produto ou o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, 3 vezes, 5 vezes ou 10 vezes são recomendados.
- Repita o alongamento de acordo com 5.1 – 5.3 até atingir o número de ciclos pré-determinado.
- Estique a amostra até o alongamento fixo L3 de acordo com 5.4.
- Leia o comprimento L2 da amostra correspondente à pré-tensão.
- Calcule a taxa de recuperação elástica de tração repetida de alongamento fixo e a taxa de deformação plástica de cada amostra de acordo com a Equação (4) e a Equação (5). O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1%.
Medição da taxa de relaxamento de tensão em testes de alongamento fixo
- Selecione o alongamento fixo de acordo com os requisitos do produto ou o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, recomenda-se 3%, 5% ou 10%.
- Inicie o instrumento (quando a amostra estiver frouxamente presa) e registre a força F0 quando a amostra atingir o alongamento fixo. Então retorne a braçadeira para a posição zero na mesma velocidade.
- Calcule a taxa de relaxamento de tensão (%) de cada amostra de acordo com a Equação (6). O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1%.
Determinação da taxa de relaxamento de tensão de tração repetida de alongamento fixo
- Selecione o alongamento fixo de acordo com os requisitos do produto ou o acordo entre ambas as partes. Se não houver acordo, recomenda-se 3%, 5% ou 10%.
- Selecione o número de ciclo fixo. Se não houver acordo, 3 vezes, 5 vezes ou 10 vezes são recomendados.
- Inicie o instrumento (quando a amostra estiver frouxamente presa), registre a força F0 quando a amostra atingir o alongamento fixo pela primeira vez e, em seguida, retorne a braçadeira para a posição zero. Repita o alongamento até que o número do ciclo selecionado seja alcançado. Em seguida, pare por 10 min e registre a força F1, com precisão de 0.1 N.
- Calcule a taxa de relaxamento de tensão de alongamento fixo repetido de cada amostra de acordo com a Equação (6). O resultado do teste é expresso como o valor médio de três amostras e arredondado para 0.1%.
Resumo Do Método De Teste De Resistência À Tração FZ/T 01034
Esta norma especifica os seguintes 8 métodos de teste:
- Teste de alongamento de força fixa
- Determinação da taxa de recuperação elástica da força fixa e da taxa de deformação plástica
- Determinação da taxa de recuperação elástica de tração repetida de força fixa e da taxa de deformação plástica
- Determinação da taxa de recuperação elástica de alongamento fixo e da taxa de deformação plástica
- Determinação da taxa de recuperação elástica de tração repetida de alongamento fixo e da taxa de deformação plástica
- Determinação da taxa de relaxamento de tensão de alongamento fixo
- Determinação da taxa de relaxamento de tensão de tração repetida por alongamento fixo
Esta norma especifica oito métodos de teste, incluindo testes de alongamento de força fixa, recuperação elástica e determinação da taxa de relaxamento de tensão. Esses testes avaliam aspectos-chave da durabilidade do tecido, conforto e resistência à tração geral. Os testes ajudam os fabricantes a avaliar como os tecidos irão se comportar sob várias condições de tensão.
Taxa de recuperação elástica
- Essencial para avaliar a durabilidade a longo prazo dos tecidos e sua capacidade de retornar à forma original após o alongamento. Por exemplo, fibras elásticas (como elastano) têm uma alta taxa de recuperação elástica, o que pode fazer com que a peça retorne à sua forma original após o uso e reduzir os vincos.
- Durante o tricô ou a tecelagem, uma boa taxa de recuperação elástica ajuda a manter a forma e a estabilidade dimensional do tecido.
Taxa de deformação plástica
- Determina a capacidade de um tecido de manter sua forma após uso repetido. Uma alta taxa de deformação plástica significa que o têxtil pode sofrer deformação irreversível após uso ou lavagem repetida.
- Ao projetar e selecionar materiais, a taxa de deformação plástica precisa ser considerada para garantir que o tecido possa manter sua forma e função no uso real.
Taxa de relaxamento do estresse
- Importante para têxteis funcionais que precisam manter sua resistência à tração e elasticidade ao longo do tempo. Por exemplo, se a taxa de relaxamento de tensão da parte elástica de uma vestimenta for alta, isso pode fazer com que a vestimenta perca sua elasticidade original ao longo do tempo.
- Em têxteis funcionais (como roupas esportivas, têxteis médicos, etc.), a taxa de relaxamento de tensão é um indicador-chave porque esses têxteis precisam manter seu desempenho por um longo tempo.
Principais Fatores Que Afetam Os Resultados Dos Testes De Resistência À Tração E Elasticidade
Excentricidade do mecanismo de medição de força
O testador eletrônico de resistência à tração de tecido mede a força durante o teste de tração, e qualquer desalinhamento em seus componentes pode levar a erros de medição. Mesmo uma leve excentricidade no Equipamento de Resistência à Tração pode introduzir forças radiais, afetando as leituras do testador de resistência à tração e causando discrepâncias na resistência à tração nas medições do tecido.
O mecanismo de medição de força de um testador de força eletrônico normalmente inclui um sensor, junta de direção ou biela e grampos superiores e inferiores. Dentro deste sistema mecânico, pode haver problemas de concentricidade entre o sensor, junta de direção ou biela e os grampos. Durante o teste de tração, o alinhamento desses componentes pode mudar, causando desvios nas linhas centrais do sistema de medição de força e da amostra. Isso faz com que a força de tração aplicada pelo sensor seja transferida como um componente axial para a amostra. Embora o alongamento de materiais têxteis seja frequentemente considerável, pequenos desvios no alinhamento normalmente resultam em erros mínimos na medição de força. No entanto, a excentricidade pode gerar uma força radial no corpo de tensão do sensor, causando flexão e deformação do sensor, o que por sua vez altera a saída e resulta em erros de medição. É importante considerar a precisão do projeto, fabricação e instalação do mecanismo de medição de força para minimizar erros de excentricidade. Para evitar danos acidentais que podem causar erros de excentricidade, a instalação e remoção do sensor e do grampo devem ser minimizadas durante os testes diários.
Efeito da força de fixação na precisão do teste de resistência à tração
A força de fixação deve ser controlada adequadamente durante o teste. Fixação insuficiente pode fazer com que o tecido deslize, enquanto fixação excessiva pode levar à quebra da fibra, reduzindo a resistência à tração do tecido e afetando a precisão do teste.
Esse deslizamento pode ser facilmente detectado durante o teste e pode ser evitado. No entanto, a força de fixação excessiva é mais problemática, pois é mais difícil de detectar e pode afetar significativamente os resultados do teste. Pesquisas mostram que erros de fixação excessiva podem exceder 10% e, em alguns casos, podem chegar a 20%, muito além dos limites aceitáveis para testes têxteis. Quando as pinças prendem a amostra com muita força, ocorrem forças de cisalhamento nas garras da pinça, o que pode quebrar ou quebrar parcialmente as fibras naquele ponto, reduzindo a resistência à tração da amostra e introduzindo erros de medição. O grau de quebra da fibra depende da força de fixação, portanto, o controle cuidadoso dessa força é essencial para minimizar erros. A maioria dos métodos de teste não especifica forças de fixação exatas, pois a espessura e a estrutura das amostras de tecido variam. Essa variabilidade significa que a experiência e a adaptabilidade do operador podem influenciar a precisão do teste. A melhor abordagem é aplicar apenas força de fixação suficiente para evitar deslizamentos durante o teste.
Influência da pré-tensão nos resultados dos testes de resistência à tração
Fatores que afetam a medição do alongamento em testes de resistência eletrônica
O princípio por trás de um testador de resistência eletrônico é que o alongamento da amostra corresponde ao deslocamento do grampo, com o alongamento medido pela mudança de comprimento na amostra devido à força de tração aplicada. No entanto, fatores como a flexibilidade do tecido, peso da amostra, mecânica do grampo e habilidade do operador podem resultar na amostra sendo fixada em um comprimento maior do que o comprimento do calibre definido. Na fase de alongamento inicial, o deslocamento do grampo pode ainda não estressar a amostra, mas apenas endireitá-la. Quando a amostra começa a ser estressada, o deslocamento já registrado pelo grampo é erroneamente contado como parte do alongamento da amostra, levando a erros de medição. Na realidade, o alongamento total inclui tanto o deslocamento devido ao endireitamento quanto o alongamento real do tecido sob estresse. Isso resulta em uma superestimação do alongamento da amostra.
O papel da pré-tensão na minimização de erros de medição
Para minimizar erros causados pelo carregamento da amostra, a pré-tensão é frequentemente aplicada. A pré-tensão se refere à leve tensão aplicada à amostra antes que ela passe pelo processo de alongamento principal. Isso garante que a amostra não se estique prematuramente, e o alongamento causado pela própria pré-tensão é mínimo e pode ser ignorado na maioria dos casos.
Os valores de pré-tensão podem variar de acordo com o método de teste. Por exemplo, a ASTM D5034-1995 recomenda uma pré-tensão fixa de 1.67 N, enquanto a ISO 13934-1:1999 fornece três valores diferentes de pré-tensão com base no peso da área unitária do tecido: 2N, 5N e 10N. A última abordagem é geralmente considerada mais precisa para minimizar erros.
Na aplicação prática, aplicar pré-tensão pode ser desafiador. Um método comum envolve fixar a extremidade superior da amostra e, em seguida, prender um clipe ou peso igual ao valor da pré-tensão na extremidade inferior. No entanto, o design mecânico da maioria dos testadores de resistência impede que esse método seja totalmente eficaz, pois é difícil aplicar pré-tensão na extremidade inferior da amostra. Em vez disso, alguns operadores aplicam manualmente a pré-tensão puxando a amostra com as mãos. Embora esse método possa reduzir os erros um pouco, ele carece de consistência, pois a força aplicada pode variar entre as amostras. Essa inconsistência torna o método menos adequado para coleta e análise precisas de dados.
Métodos de controle de pré-tensão e seu impacto na precisão do alongamento
Para melhorar a consistência, alguns testadores de resistência eletrônicos são equipados com software de controle de pré-tensão. Isso permite que o usuário insira o valor de pré-tensão desejado nos parâmetros de teste. No início do teste, a viga transversal se move lentamente até que a pré-tensão seja alcançada. Uma vez que a pré-tensão é alcançada, a amostra começa a se esticar na velocidade de teste definida, e o alongamento só é registrado após o limite de pré-tensão ser atingido. Essa abordagem minimiza os erros introduzidos pelo carregamento inadequado da amostra.
Normalmente, a pré-tensão especificada na maioria dos métodos de teste é mínima e, para materiais têxteis e de vestuário padrão, o alongamento causado pela pré-tensão é insignificante em comparação ao alongamento induzido pela resistência à tração. No entanto, para amostras com um módulo inicial muito pequeno — aquelas que se alongam significativamente sob uma pequena força — o alongamento devido à pré-tensão pode ser mais pronunciado. Esse alongamento não é registrado durante o teste, levando a uma subestimação do alongamento total. Como resultado, mais investigação é necessária para entender melhor os efeitos da pré-tensão em tais amostras.
Em resumo, embora a pré-tensão seja projetada para minimizar erros, a eficácia do método varia dependendo das características da amostra, e mais pesquisas são necessárias para otimizar os valores de pré-tensão para tipos específicos de tecido.
Resumo sobre testes de elasticidade e resistência à tração
Vários fatores podem influenciar a precisão dos resultados em testes de tração, incluindo a excentricidade do mecanismo de medição de força, força de fixação e pré-tensão. Abordar essas questões por meio de projeto cuidadoso de equipamento, procedimentos de teste precisos e manuseio apropriado de amostra é crucial para obter resultados confiáveis e repetíveis.
Conclusão
O método de teste FZ/T 01034 para elasticidade de tração de tecidos fornece procedimentos detalhados para determinar com precisão a resistência à tração e a recuperação elástica do tecido. Ao aderir aos procedimentos recomendados e usar testadores de resistência à tração de tecido e equipamentos de resistência à tração confiáveis, os fabricantes e pesquisadores podem garantir resultados precisos e repetíveis. Além disso, entender e atenuar fatores como força de fixação, excentricidade e pré-tensão são essenciais para obter leituras precisas e melhorar a durabilidade e o desempenho de materiais têxteis.
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