¿Por qué la resistencia a la tracción y el módulo de la fibra de vidrio se expresan en términos de resistencia y módulo del hilo sumergido?

Con el reciente endurecimiento de los controles a las exportaciones defibra de vidrio, controversia en tornofibra de vidrioLos métodos de prueba de tracción han resurgido en la industria. Las razones principales por las que la industria ha utilizado consistentemente el módulo de resistencia del hilo sumergido para representar las propiedades de tracción delfibra de vidrioson los siguientes:

1. Reflejar el rendimiento real de la aplicación
En aplicaciones prácticas (como compuestos),fibra de vidrioNormalmente se utiliza junto con una matriz de resina, en lugar de solo. Las pruebas de hilo sumergido simulan el estado de la fibra dentro de una matriz de resina y representan mejor sus verdaderas propiedades mecánicas en materiales compuestos.

Probar únicamente la resistencia de la fibra seca puede dar como resultado valores más bajos debido a defectos de la superficie o factores ambientales (como la humedad y la fricción). Sin embargo, el hilo sumergido protege la superficie de la fibra, reduciendo la interferencia durante las pruebas.

2. Evitar errores de prueba
Fibra de vidrioEs muy fino (normalmente de 5 a 24 micrones de diámetro) y quebradizo. Las pruebas directas pueden provocar fácilmente una fractura debido a daños por sujeción o concentración de tensiones, en lugar de una fractura por tracción. Además, cuando los paquetes se someten a tensión, a menudo se produce una fractura asincrónica o un deslizamiento de la abrazadera, lo que en última instancia da como resultado resultados de prueba más bajos y una alta variabilidad.

El método del hilo sumergido combina múltiples fibras en un haz (por ejemplo, impregnándolas y curándolas con resina epoxi), creando una muestra en forma de varilla-con un diámetro definido. Esto facilita la sujeción, reduce la concentración de tensión local y mejora la confiabilidad y repetibilidad de los datos de prueba. Por supuesto, este método...

3. Estandarización y Comparabilidad

Las normas nacionales e internacionales (como GB/T 20310, ASTM D2343 e ISO 9163) suelen utilizar el método del hilo sumergido para probar las propiedades de tracción defibra de vidrio(incluyendo resistencia a la tracción, módulo y alargamiento, con resistencia y módulo expresados ​​en MPa o GPa). Este método estandariza las condiciones de prueba (como el tipo de adhesivo, el proceso de curado y el tamaño de la muestra), haciendo comparables los datos de diferentes fabricantes o instituciones de investigación.

También existen estándares para pruebas de fibra seca (GB/T 7690.3 e ISO 3341). Estos estándares expresan la fuerza en N o N/tex, y los resultados se ven fácilmente afectados por factores como el equipo de prueba y el medio ambiente (especialmente la humedad). Sin embargo, este método es relativamente sencillo de medir y, por lo tanto, se utiliza más comúnmente para el control de calidad.

4. Reflejando el efecto de unión interfacial
En la prueba del hilo sumergido, la unión interfacial entre la resina y la fibra afecta el rendimiento general. Si bien el módulo está determinado principalmente por la propia fibra, la resistencia a la tracción puede verse ligeramente afectada por las propiedades interfaciales. Esta prueba refleja más fielmente el estado de carga real-de la fibra en el compuesto.

5. Historia y práctica de la industria
El método del hilo sumergido se descubrió a principios del siglo XIX.fibra de vidrioindustria por su facilidad de operación y datos estables. Gradualmente se convirtió en el método estándar de la industria y continúa utilizándose en la actualidad.

Cabe señalar que la controversia que rodea a este método de prueba dentro de la industria surge del hecho de que la fuerza teórica defibra de vidrioes mucho mayor que todos los datos de prueba disponibles actualmente. Por ejemplo, la resistencia teórica de la fibra de vidrio E-puede alcanzar 3-4 GPa. Sin embargo, en las pruebas reales, los defectos superficiales y los daños de la prueba se magnifican, haciendo imposible medir el valor teórico. Normalmente, la resistencia del hilo sumergido se encuentra entre la resistencia teórica de la fibra seca y la resistencia del material compuesto.

Prueba de módulo: El módulo es una propiedad inherente del material y se ve menos afectado por el método de prueba. Sin embargo, el método del hilo sumergido proporciona condiciones de medición de deformación más estables, por lo que el valor medido está más cerca del valor teórico.

En resumen, el método del hilo sumergido logra un equilibrio entre la practicidad de la ingeniería y la precisión de las pruebas, convirtiéndose en el método reconocido para caracterizar las propiedades mecánicas de la fibra de vidrio.
Por supuesto, ambos métodos tienen sus ventajas y desventajas, y se debe seleccionar el método de prueba apropiado en función de los objetivos de la prueba.

Por ejemplo, el método del hilo seco se puede utilizar para evaluar rápidamente la consistencia de los lotes de fibras; El método del hilo sumergido se puede utilizar para verificar las propiedades diseñadas de materiales compuestos utilizando una resina consistente con el diseño.