PEEK-polymeerikomposiittien Rockwell-kovuustestaus

PEEK (polyeetterieetteriketoni) on korkean suorituskyvyn komposiittimateriaali, joka on valmistettu yhdistämällä PEEK-hartsia lujitemateriaaleihin, kuten hiilikuituun, lasikuituun ja keramiikkaan. Kovemmat PEEK-materiaalit kestävät paremmin naarmuuntumista ja hankausta, minkä ansiosta ne soveltuvat kulutusta kestävien osien ja komponenttien valmistukseen, jotka vaativat suurta lujuutta. PEEKin korkea kovuus mahdollistaa sen, että se säilyttää muotonsa muuttumattomana myös mekaanisen rasituksen ja pitkäaikaisen käytön jälkeen, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää laajalti esimerkiksi ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, autoteollisuudessa ja lääketieteessä.

PEEK-materiaalien kovuus on tärkeä osoitus materiaalin kyvystä vastustaa muodonmuutosta ulkoisten voimien vaikutuksesta. Kovuudella on ratkaiseva vaikutus niiden suorituskykyyn ja sovelluksiin. Kovuus mitataan yleensä Rockwellin kovuudella, erityisesti HRR-asteikolla, joka soveltuu keskikoville muoveille. Testi on kätevä eikä aiheuta materiaalille juurikaan vahinkoa.

Peek-polymeerikomposiittimateriaalien Rockwellin kovuusmittausstandardeissa käytetään laajalti R-asteikkoa (HRR) ja M-asteikkoa (HRM), joista R-asteikko on suhteellisesti yleisempi.

Useimmille vahvistamattomille tai vähän lujitetuille puhtaille Peek-materiaaleille (esim. lasikuitupitoisuus ≤ 30 %) R-asteikko on yleensä ensisijainen valinta. Tämä johtuu siitä, että R-asteikko soveltuu suhteellisen pehmeille muoveille, ja puhtaiden Peek-materiaalien kovuus vaihtelee yleensä noin HRR110:stä HRR120:een, mikä on R-asteikon mittausalueen sisällä – mikä mahdollistaa niiden kovuusarvojen tarkan heijastamisen. Lisäksi tämän asteikon tiedoilla on vahvempi universaalisuus teollisuudessa tällaisten materiaalien kovuutta testattaessa.

Korkeasti lujitetuille Peek-komposiittimateriaaleille (esim. lasikuitu-/hiilikuitupitoisuus ≥ 30 %) käytetään usein M-asteikkoa niiden suuremman kovuuden vuoksi. M-asteikko käyttää suurempaa testausvoimaa, mikä voi vähentää lujitekuitujen vaikutusta painumiin ja johtaa vakaampiin testaustietoihin.

PEEK-polymeerikomposiittien Rockwell-kovuustestauksen on oltava ASTM D785- tai ISO 2039-2 -standardien mukainen. Ydinprosessiin kuuluu tietyn kuormituksen kohdistaminen timanttipainumaimen läpi ja kovuusarvon laskeminen painuma-syvyyden perusteella. Testausprosessin aikana on kiinnitettävä erityistä huomiota näytteen valmistelun ja testausympäristön hallintaan tulosarvon tarkkuuden varmistamiseksi. Testauksen aikana on huomioitava kaksi keskeistä edellytystä:

1. Näytteen vaatimukset: Paksuuden on oltava ≥ 6 mm ja pinnan karheuden (Ra) ≤ 0,8 μm. Tämä estää riittämättömän paksuuden tai epätasaisen pinnan aiheuttaman tietojen vääristymisen.

2. Ympäristönsuojelu: Testaus on suositeltavaa suorittaa ympäristössä, jonka lämpötila on 23 ± 2 ℃ ja suhteellinen kosteus 50 ± 5 %. Lämpötilavaihtelut voivat vaikuttaa merkittävästi polymeerimateriaalien, kuten Peekin, kovuuslukemiin.

Eri standardeissa on hieman erilaiset määräykset testausmenettelyistä, joten alla olevat perusteet on määriteltävä selkeästi käytännön toiminnassa.

Tiettyjen vahvistettujen PEEK-komposiittimateriaalien kovuus voi jopa ylittää HRC 50:n. Niiden mekaaniset ominaisuudet on testattava tutkimalla indikaattoreita, kuten vetolujuutta, taivutuslujuutta ja iskulujuutta. Standardoidut testit tulisi suorittaa kansainvälisten standardien, kuten ISO:n ja ASTM:n, mukaisesti, jotta voidaan varmistaa niiden laadun ja suorituskyvyn vakaus sekä taata niiden sovellusten turvallisuus ja luotettavuus asiaankuuluvilla aloilla.