ASTM D638: 플라스틱 인장 시험에 대한 최종 가이드

ASTM D638은 강화 및 비강화 플라스틱의 인장 특성을 결정하기 위한 가장 일반적인 테스트 표준입니다. 플라스틱 사용이 사상 최고치를 기록함에 따라 제조업체가 재료의 기계적 강도를 적절하게 측정할 수 있는 것이 중요합니다. 이 가이드는 필요한 장비, 소프트웨어 및 샘플에 대한 개요를 포함하여 ASTM D638 플라스틱 인장 시험의 기본 요소를 소개하도록 설계되었습니다. 그러나 ASTM D638 테스트를 수행하려는 사람은 이 가이드를 전체 표준 읽기에 대한 적절한 대체물로 간주해서는 안 됩니다.

ASTM D638은 샘플 시편에 인장력을 가하고 응력을 받는 시편의 다양한 특성을 측정하는 방식으로 수행됩니다. 이는 시편이 파손될 때까지(항복 또는 파손) 1~500mm/min 범위의 인장 속도로 만능 시험기(인장 시험기라고도 함)에서 수행됩니다. ASTM D638은 다양한 인장 특성을 측정하지만 가장 일반적으로 사용되는 특성은 다음과 같습니다.
인장 강도 – 플라스틱이 항복하거나(회복할 수 없게 늘어나거나) 파손되기 전에 플라스틱에 가할 수 있는 힘의 양입니다.
인장 계수 – 재료가 항복하기 전에 응력에 반응하여 변형(신축)할 수 있는 정도입니다. 모듈러스는 재료의 강성을 측정한 것입니다.
연신율 – 파손 후 게이지 길이의 증가를 원래 게이지 길이로 나눈 값입니다. 신장률이 높을수록 연성이 높다는 것을 나타냅니다.
푸아송 비(Poisson's Ratio) - 재료가 얼마나 늘어나는지와 늘어나는 과정에서 재료가 얼마나 얇아지는지 사이의 관계를 측정한 것입니다.

다양한 유형의 플라스틱에 대해 다양한 테스트 방법이 있습니다. ASTM D638은 두께가 1.00mm에서 14mm 사이인 단단한 플라스틱 샘플에만 적용됩니다. 샘플이 두께가 1.00mm 미만인 시트 또는 필름인 경우 ASTM D882에 따라 테스트해야 합니다. ASTM D638은 ISO 527-2와 유사한 결과를 제공하지만 시편 크기 및 테스트 요구 사항의 차이로 인해 기술적으로 동등한 것으로 간주되지 않습니다. 일부 대규모 다국적 제조업체는 ASTM D638과 ISO 527-2를 모두 테스트하지만 대부분의 고객은 지리적 위치에 따라 두 표준 중 하나를 선호합니다. 북미 제조업체는 일반적으로 ASTM D638을 테스트하고 유럽 및 아시아 제조업체는 주로 ISO 527-2를 테스트합니다. 중국 고객은 ASTM D638 및 ISO 527-2를 동일하게 테스트합니다.

ASTM D638에는 시편의 두께와 사용 가능한 재료의 양에 따라 크기가 다른 다섯 가지 시편 유형이 허용됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 유형 I 시편은 두께가 3.2mm이고 일반적으로 사출 성형으로 생성됩니다. 유형 I 시편의 전체 길이는 165mm, 너비는 13mm, 표점 길이는 50mm입니다. 편평한 시편은 일반적으로 "도그본" 또는 "아령" 모양으로 성형, 다이컷 또는 기계 가공됩니다. 이를 통해 클램핑 영역이 아닌 시편 중앙에서 파손이 발생합니다. 평평한 시편 외에도 ASTM D638에서는 단단한 튜브와 막대의 테스트도 허용하며, 둘 다 도그본 모양으로 가공해야 합니다. 재료가 제한적인 경우 많은 실험실에서는 유형 IV 또는 유형 V 표본을 사용합니다. Type IV 시편에 필요한 치수는 ASTM D412 다이 컷 C에 필요한 치수와 동일합니다. 즉, 동일한 다이 컷을 사용할 수 있습니다. 유형 V 시편은 게이지 길이가 0.3인치에 불과하여 가장 작습니다.

ASTM D5947에 따라 테스트하기 전에 모든 시편을 측정해야 합니다. 대부분의 일반적인 마이크로미터는 이러한 측정을 수행하는 데 적합합니다. 테스트 시스템에서 힘 측정이 아닌 응력 측정을 표시하려면 응력 = 힘/단면적(Psi, Pa, kPa, GPa 등의 단위로 표시됨)이므로 작업자에게 시편의 단면적(또는 두께 및 너비)을 입력하라는 메시지가 표시됩니다.
다이컷 또는 가공 샘플은 개별적으로 측정해야 하지만, 사출 성형 시편을 사용하는 작업자는 해당 샘플 로트의 변동이 1% 미만인 것으로 입증된 경우 샘플 로트에서 단일 샘플만 측정하면 됩니다. 사출 성형 시편은 완전한 정사각형이 아닌 구배 각도로 생산되는 경우가 많으므로 시편을 측정할 때 이를 고려해야 합니다. 항상 구배 각도의 중심에서 너비를 측정해야 합니다.
Bluehill Universal의 자동 시편 측정 장치 기능을 사용하면 작업자는 최대 2개의 마이크로미터 또는 측정 장치를 컴퓨터에 연결하고 데이터를 소프트웨어에 직접 입력할 수 있습니다. 이는 입력 오류 가능성을 제거하고 효율성을 높입니다.