مقاومت پوشش ها در برابر تغییر شکل

 

1-روش آزمون تعيين مقاومت پوشش‌های آلی در برابر

تغییر شکل ناگهانی (ضربه)

(Impact Test)

 

2- روش آزمون تعيين مقاومت پوشش‌های آلی در برابر

( تغییر شکل تدریجی ) جامی شکل شدن

(Cupping Test)

 

 Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid Deformation (Impact)

روش آزمون تعيين مقاومت پوشش‌های آلی در برابر

تغییر شکل ناگهانی (ضربه)

مقاومت در برابر ضربه- مقاومت پوشش‌ها در برابر ضربه (مقدار وزن رها شده از فاصله معین در امتداد عمود بر حسب اینچ یا سانتی متر که باعث ایجاد فرورفتگی و یا برجستگی و یا ترک بر روی سطح می شود. این روش آزمون تغییر شکل ناگهانی فیلم رنگ و زیر لایه و تاثیرات آن را بررسی میکند.

خلاصه روش آزمون

پوشش‌های آلی مورد آزمون روی نمونه‌های فلزی اجرا می شوند وقتی واکنش تشكيل فيلم و پخت پوشش انجام گرفت، یک وزنه استاندارد مشخص از یک فاصله معین با ضربه‌ای که وارد می‌کند، یک تورفتگی یا برجستگی (ضربه مستقیم یا غیر مستقیم) روی نمونه آزمون ایجاد کرده و پوشش و زیرايند آن را تغيير شكل مي‌دهد.   در این آزمون فیلم‌هاي پوششی ممکن است با ترک های ریز شکسته شوند که بوسیله ذره بین یا به کار بردن محلول سولفات مس با استفاده از آشکارساز قابل مشاهده می باشند.

کاربرد و استفاده

پوشش‌های آلی در مراحل ساخت قطعه یا در دوره کاربرد و استفاده از آن در خدمات مختلف در معرض ضربه قرار می‌گیرند، بنابراین روش آزمون مقاومت در برابر ضربه می تواند توانایی و مقاومت پوشش را پیش بینی و در صورت وجود احتمال آسیب به پوشش آن را آشکار نماید.

تجهیزات

• دستگاه تعیین مقاومت در برابر ضربه– شامل یک لوله عمودی است که وزنه را برای واردشدن روی پانل هدایت می کند.
• لوله هدایت‌گر– 24 تا 48 اینچ در سیستم امپریال (6/0 تا2/1متر در سیستم متریک) که روی یک صفحه پایه، سوار شده است. یک شکاف در یک سمت طول لوله ایجاد شده و وزنه استوانه‌ای در آن قرار می‌گیرد. روی لوله درجات بر حسب واحد اینچ یا سانتی متر مشخص شده است، روی پایه مسطح قرار می گیرد و نمونه آزمون در فاصله 2 اینچی (50 میلی متر) از (استوانه فلزی) که داخل لوله هدایت گرثابت شده است، روی پایه مسطح قرار می گیرد.
• وزنه– وزنه به وزن یک پوند در سیستم امپریال یا (یک کیلوگرم در سیستم متریک) در داخل لوله هدایت کننده قرار گرفته است. یک گیره کنار شیار استوانه برای رها کردن وزنه تعبیه شده است.
• برآمدگیIndenter

یک پانچ استیل با سر نیمکره و قطر 5/0 اینچ  در سیستم امپریال (7/12 میلی متر در سیستم متریک) یا 625/0 اینچ در            سیستم امپریال (9/15 میلی متر در سیستم متریک) سر کره ای روی نمونه آزمون قرار می گیرد که بصورت عمودی روی          حفره رها می شود.

• محل استقرار تست پلیت– یک صفحه دایره ای استیل با سوراخی در وسط به قطر 64/0 اینچ در سیستم امپریال یا (6/1 سانتیمتر در سیستم متریک) زیر indent (برآمدگی) قرار  می گیرد.
• ذره بین
• Holiday Detector

این آزمون با دوروش و تجهیزات امپریال و متریک انجام می شود.

Imperial (Pound/Inch)

(Kg/Cm) Metric 

 

واکنشگرها

محلول سولفات مس(CuSO₄) که با حل کردن 10 گرم CuSO₄.5H₂O در 90 گرم  محلول هیدروکلریک اسید بدست می‌آید.

نمونه آزمون

یک پوشش یکنواخت را روی سطح تست پلیت که مطابق دستورالعمل به خوبی آماده سازی شده باشد اجرا کنید. پوشش اجرا شده  باید مورد توافق مشتری و تولید کننده باشد. حداقل 4 نمونه آزمون برای انجام آزمایش تهیه شود.

نمونه آزمون را به منظور خشک شدن کامل تحت شرایط دمایی و رطوبتی مورد توافق طرفین به مدت تعیین شده قرار داده شود.

شرایط انجام آزمون

نمونه آزمون باید حداقل 24 ساعت در دمای C˚23±2و رطوبت 50±5%RH باشد. سعی شود آزمون در همین شرایط محیطی انجام شود و یا حداقل  نمونه آزمون ها را فورا در این شرایط قرار دهید.

روش انجام آزمون

• یک پانچ که دارای ابعاد مناسب و مورد توافق باشد را نصب کنید. نمونه آزمون را که یک طرف آن پوشش داده شده در دستگاه قرار دهید از مسطح بودن سطح نمونه آزمون اطمینان حاصل کنید و آن را طوری قرار دهید که بالاترین سطح برآمدگی indenter در سطح پانل قرار گیرد. به آرامی وزنه را روی برآمدگی قرار دهید و آن را با اعداد روی استوانه طوری قرار دهید که میله وزنه روی صفر باشد وزنه را تا ارتفاعی که مورد توافق است و هیچ شکستگی روی سطح پنل ایجاد نمی شود بالا ببرید وزنه را رها کنید بطوریکه روی indenter بیافتد. (در تجهیزات قدیمی از یک ساچمه یا گلوله فولادی استفاده می شد ولی در تجهیزات متداول، ایندنتر به وزنه متصل است.)
• نمونه آزمون را از روی دستگاه برداشته و آن را از نظر ترک خوردگی بررسی نمائید اگر هیچ ترکی مشاهده نشد آن را تا ارتفاع بالاتر (ارتفاع یک اینچ) افزایش دهید. اولین ترک را که مشاهده کردید آزمایش را 5 بار و در 3 ارتفاع تکرار کنید. (کمی بالاتر، کمی پایین تر و در ارتفاع اولین آزمایش). آزمون را به صورت رندوم انجام دهید بطوریکه هریک از ضربه هایی که از یک ارتفاع وارد می شوند به ترتیب یا روی یک سطح یک نمونه آزمون نباشند.
• محل ضربه ها را از نظر ترک با توجه به یکی از روش های زیر بررسی کنید:
• با استفاده از ذره بین محل ترک را بررسی کنید.
• یک پارچه پشمی آغشته به سولفات مس را روی محل ضربه به مدت حداقل 15 دقیقه نگهدارید پارچه را بردارید هم پارچه و هم محل ضربه را بررسی کنید تا لکه های مس یا زنگ آهن به ترتیب دیده شود.
• برای مشاهده شکستگی روی فیلم با آشکار ساز (High Voltage Holiday Detector) ابتدا سیم اتصال به زمین را از دستگاه به سطح بدون لایه تماس دهید. سپس دستگاه را به منبع الکتریکی متصل کنید. یک اسفنج مرطوب را با آب به آرامی روی محل ضربه بکشید و ترک های موجود بوسیله یک هشدار قابل شنیدن نشان داده خواهند شد.
• برای هر سطح inch-pound و kilogram-meter جدولی تهیه کنید و تعداد دفعاتی را که یک پوشش رد یا قبول شده است بنویسید در جائیکه نتایج قابل قبول به رد شده تغییر می کنند آن نقطه، نقطه شکست ضربه است.

گزارش

برای هر پوشش موارد زیر را گزارش دهید:

• نقطه پایان شکست ضربه بر حسب inch-pound یا (kilogram/Centimeter)
• اینکه ضربه به صورت مستقیم بر روی پوشش وارد شده است یا به صورت غیر مستقیم (Reverse or Direct Impact)
• قطر پانچ استفاده شده
• ضخامت پوشش
• ضخامت زیر لایه و جنس فلز آن
• روش آماده سازی نمونه آزمون
• شرایط محیطی که نمونه آزمون ارزيابي شده

Test Method for Cupping test-paint and varnishes

دستور العمل آزمون جامی شدن

 

این روش آزمون یک روش تجربی برای تعیین مقاومت پوشش ها از جمله رنگ ها و جلاها و دیگر محصولات مرتبط برای ارزیابی ترک خوردگی یا جداشدگی پوشش از زیرآیند فلزی در زمانی که به صورت تدریجی تغییر شکل و برامدگی بر روی سطح ایجاد می شود، می باشد. برای سیستم های چند لایه ای، هر لایه  می تواند به صورت جداگانه ارزیابی گردد و یا کل سیستم چند لایه پوششی به صورت یکپارچه بررسی شود.

این روش آزمون طبق موارد ذیل انجام می شود:

– باتوجه به ارزیابی عمق برآمدگی و نوع کاربرد پوشش مورد نظر آزمون می تواند قبول شده و یا اینکه پذیرفته نگردد.

– به صورت تدریجی عمق برآمدگی را افزایش دهید تا حداکثر ارتفاع برامدگی که در آن برای پوشش شکست و یا جداشدگی از سطح زیرلایه اتفاق نمی افتد مشخص گردد.

خلاصه روش آزمون

محصول یا سیستم تحت آزمون باید با ضخامت یکسان بر روی سطح پانل یا زیرآیند با سطح یکنواخت اجرا شود. پس از خشک شدن و پخت کامل، خواص کشسانی و ارتجاعی فیلم رنگ و چسبندگی فیلم به زیرآیند فلزی با قراردادن پانل پوشش داده شده بین دو حلقه ارزیابی می گردد. حلقه ها پانل را نگهداری میکنند. پانل از طریق برآمدگی نیم کره ای با یک سرعت ثابت و به تدریج تحت فشار قرار می گیرد تا اینکه سطح برآمده بر روی سطح فیلم رنگ ایجاد شود.

تغییر شکل افزایش داده می شود تا اینکه عمق ایجاد شده مورد توافق طرفین باشد. عمق برآمدگی افزایش داده می شود تا اینکه بر روی سطح فیلم رنگ، ترک ایجاد شود و یا اینکه رنگ از سطح زیرلایه جدا گردد و سپس نتایج ارزیابی می گردند.

تجهیزات

تجهیزات انجام آزمون جامی شدن– مطابق با طراحی و ابعاد شامل تجهیزات اساسی ذیل می باشد:

• Drawing die- تشکیل شده از یک سطح سخت استیل است که سطح در تماس با نمونه آزمون مسطح پولیش شده می باشد.
• Retaining ring- نگهدارنده حلقه که سطح در تماس با نمونه آزمون مسطح و موازی با سطح die می باشد.
• Indenter- برامدگی در قسمتی که سطح پانل در تماس با استیل سخت قرار می گیرد. این نیمکره فلزی از جنس استیل و با قطر 20 میلی متر می باشد.

     در طول انجام آزمون برآمدگی از چرخش نمونه آزمون جلوگیری می کند. مرکز کره نباید از محور بیشتر از 1/0 میلی متر             انحراف داشته باشد. برامدگی نیمکره ای شکل را با یک سرعت یکسان بین 1/0 تا 3/0 میلی متر بر ثانیه حرکت دهید.

     زمانی که گیج بر روی صفر تنظیم شده باشد، نوک نمیکره برآمدگی باید در تماس با سطح نمونه آزمون باشد و حلقه های         نگهدارنه نمونه آزمون را به صورت محکم نگه داشته باشند.

• Measuring devices- دستگاه های اندازه گیری با توجه به عمق برامدگی ایجاد شده که تقریبا 1/0 میلی متر می باشد و دقت اندازه گیری ضخامت نمونه آزمون که نزدیک به 01/0 میلی متر می باشد.
• Microscope or magnifier– میکروسکوپ ترجیحا با بزرگنمایی 10 برابر و در صورت لزوم در هنگام تخریب و یا بعد از تخریب سطح پانل بررسی گردد.

     نمونه های آزمون

• زیرآیند

    یک زیرآیند مناسب انتخاب نمایید. نمونه آزمون ها باید دارای سطحی صاف و یکنواخت باشند و هیچ گونه آثار تخریب روی          سطح آن ها نباشد و دارای استقامت در برابر آزمون جامی شدن بدون ایجاد ترک و شکاف را داشته باشند.

    تذکر: اگر ایجاد ترک در زیرلایه قبل از ایجاد ترک بروی رنگ یا جداشدگی فیلم از زیرلایه اتفاق بیفتد، نتیجه آزمون فیلم رنگ          می تواند بهتر از عمق برآمدگی که ترک بر روی زیرآیند اتفاق افتاده باشد، گزارش شود.

• ابعاد

     زیرآیند نمونه آزمون ها باید به صورت مربع/ مستطیل تهیه شوند و ابعاد آن ها از شرایط ذیل پیروی نماید:

• ضخامت- ضخامت ورق نباید کمتر از 3/0 میلی متر و بیشتر از 25/1 میلی متر باشد. چنانچه مشخص شده است اندازه گیری ضخامت زیرآیند ها با استفاده از میکرومتر با دقت نزدیک به 01/0 میلی متر انجام می شود.
• طول و عرض- دو آزمون روی یک پانل و یا بر روی پانل های جداگانه باید انجام شود. مرکز انجام آزمون بر روی نمونه ها باید حداقل 35 میلی متر از لبه ها فاصله داشته باشد. و فاصله بین هر دوتا برآمدگی باید حداقل 70 میلی متر باشد. نمونه آزمون ها ممکن است بعد از اجرا و خشک شدن به ابعاد و سایز مناسب برش داده شوند فقط باید توجه شود که تخریبی بر روی فیلم ایجاد نشود.
• خشک شدن و شرایط محیطی

     خشک شدن و زمان خشک شدن هر پوشش با توجه به زمان مشخص شده طبق شرایط تعیین می شود. به بیان دیگر           باتوجه به توافق، پانل پوشش داده شده باید در دمایCº2±23و رطوبت نسبی RH% 5±50 حداقل به مدت 16 ساعت قبل       از انجام آزمون قرار داده شود.

     روش انجام آزمون

• انجام آزمون باید در دمایCº2±23 و رطوبت نسبیRH% 5±50 انجام شود.
• روش انجام آزمون برای عمق مشخص شده از برآمدگی
• این روش آزمون در شرایطی دوبار تکرار انجام می پذیرد (اگر نتایج متفاوت باشد، و یا به منظور انجام آزمون های اضافی).
• نمونه آزمون را به صورت محکم و بدون هیچگونه فشار اضافی بین دو حلقه نگهدارنده و به سمت گوی نیم کره ای شکل به صورتیکه انتهای گوی در تماس با سطح پوشش داده نشده پانل باشد قرار دهید. و در این وضعیت عقربه گیج را بر روی صفر تنظیم نمایید. پانل باید به صورتی تنظیم شود که محور مرکزی برآمدگی گوی سطح نمونه آزمون را طوری تقسیم بندی نماید که حداقل 35 میلی متر از لبه ها فاصله داشته باشد.
• قسمت پایانی گوی نیم کره ای به سرعت ثابت بین 1/0 تا 3/0 میلی متر بر ثانیه حرکت دهید تا به عمق مطلوب برآمدگی حاصل شود و مقدار عددی که گیج از عدد صفر فاصله گرفته است را به عنوان عدد جامی شدن در نظر گرفته شود.
• برای اینکه سطح نمونه آزمون بهتر دیده شود می توان از ذره بین یا میکروسکوپ با بزرگنمایی 10 برابر به منظور بررسی و ارزیابی سطح پوشش ها از نظر ایجاد تک یا شکاف یا جداشدگی رنگ از سطح زیرآیند استفاده شود.

    اگر میکروسکوپ یا ذره بین استفاده شود در گزارشات از ایجاد اشتباه جلوگیری می شود و نتایج حاصل شده با استفاده از        مشاهده با ذره بین وبینایی معمولی قابل مقایسه می باشد.

• روش انجام آزمون برای تعیین حداقل عمق برآمدگی به منظور ایجاد شکست

    با توجه به روش کار توضیح داده شده در قسمت 7-2 برای مشاهده سطح نمونه آزمون می توان از قدرت بینایی عادی و یا        در صورت لزوم از ذره بین یا میکروسکوپ با بزرگنمایی 10 برابر استفاده شود پس از مشاهده ترک یا شکاف در سطح فیلم        رنگ و یا زیرلایه و یا جداشدگی رنگ از زیرلایه، آزمون متوقف می گردد.

    گوی را متوقف کنید و عمق برآمدگی ایجاد شده را با دقت 1/0 میلی متر اندازه گیری نمایید. در صورتی که نتایج متفاوت            باشد و یا به منظور ارزیابی اضافی آزمون می تواند مجددا تکرار شود.

     بیان نتایج

     نتایج آزمون باید به یکی از روش های زیر گزارش شود:

• اگر که پوشش اجرا شده بر روی سطح پانل مورد قبول واقع شود، عمق برآمدگی حاصل شده در آزمون بیان گردد.
• بیشترین مقدار عمق برآمدگی که بر روی سطح پوشش ایجاد ترک یا شکاف نکرده است بیان شود. میانگین مقدار دو اندازه گیری قابل قبول با دقت 1/0 میلی متر اندازه گیری شود.

     گزارش

    گزارش آزمون باید شامل اطلاعات زیر باشد:

• تمام اطلاعات مورد نیاز برای تکمیل شناسایی محصول مورد آزمون (کارخانه سازنده، نام تجاری، شماره محصول و سری ساخت و…)
• مراجع استاندارد بین المللی مورد استفاده (ISO 1520:2006)
• اطلاعات تکمیلی ارجاع شده.
• منابع و مراجع اطلاعات تکمیلی
• نواقص ارزیابی شده با استفاده از بزرگنمایی ذره بین و یا میکروسکوپ استفاده شده.
• اینکه از دستگاه دستی و یا مکانیکی برای انجام آزمون استفاده شده است.
• هر نوع انحراف حاصل شده از روش انجام آزمون
• هر ویژگی غیر معمول در هنگام انجام آزمون
• تاریخ انجام آزمایش

     مراجع:

• ASTM D2794-19Standard Test Method for Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid Deformation (Impact)
• EN ISO 1520:2006Standard Test Method for Cupping test-paint and varnishes

     تنظیم و اقتباس گزارش: ستاره عسگری