Polymeerien iskulujuus ja vetolujuus : iskulujuuslaitteen testaus

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Tampereen ammattikorkeakoulun toimeksiantona. Työn tavoite oli ottaa Tampereen ammattikorkeakoulun Charpy-iskulujuuslaite käyttöön. Tarkoituksena oli tehdä iskulujuuslaitteella mittauksia eri muovilaaduista kolmessa eri lämpötilassa ja selvittää lämpötilan vaikutus muovien iskulujuuteen. Työn toinen tarkoitus oli selvittää 3D-tulostettujen muovien täyttöasteen vaikutus iskulujuuteen. Mittaustuloksia vertailtiin materiaalien kirjallisuusarvoihin. Näytekappaleina työssä käytettiin ruiskuvalettuja polypropeenisia sauvoja sekä 3D-tulostettuja akryylinitriilibutadieenistyreeni-sauvoja. Kaikki työssä käytetyt näytekappaleet mitattiin lovettuina. Työhön kuului teoriatietoon perehtyminen, näytekappaleiden esivalmistelu, kokeellinen osuus ja tulosten tarkastelu. Kokeelliseen osuuteen kuului iskulujuuden, sekä vetolujuuden mittaukset. Työssä tarkasteltiin myös polypropeenisten näytekappaleiden vetolujuutta, sekä perehdyttiin jännitys-venymäkäyrään.

Opinnäytetyöstä saatiin vertailukelposet mittaustulokset. Tuloksista nähtiin, että lämpötilalla on huomattava vaikutus kappaleiden iskulujuuteen. 3D-tulostettujen näytteiden mittaustuloksista saatiin selville, että näytekappaleiden täyttöaste on suoraan verrannollinen iskulujuuteen. Tuloksia tarkastellessa huomattiin, että 3D-tulostetuilla näytekappaleilla, joilla on suurempi täyttöaste, havaittiin suurempia iskulujuuden arvoja kuin näytekappaleilla, jotka oli valmistettu pienemmillä täyttöasteilla. Mitatut vetolujuuden arvot olivat kirjallisuusarvojen kanssa yhtenäisiä ja jännitys-venymäkäyrästä oli selvästi havaittavissa kovien muovien tyypilliset piirteet.

Työ onnistui toivotusti, ja siitä saatuja tuloksia voidaan käyttää opetuksen tukena laboratoriotöissä esimerkiksi vertailuarvoina. Työssä havaittiin myös kehitysehdotuksia työn uusimisen varalle. Mittaussarjoja voisi olla enemmän, jotta tuloksista saataisiin luotettavampia sekä näytekappaleiden lämpötilan säilytys voitaisiin toteuttaa tehokkaammin minimoimalla näytekappaleiden kosketus huoneilmaan.

The thesis was written for the use of Tampere University of Applied Sciences. The purpose of the thesis was to introduce a new impact device and perform measurements with it. The aim of the work was to find out the impact strength of different plastic materials and to find out the effect of the degree of filling of 3D-printed plastics on impact strength. Injection molded polypropylene rods and 3D-printed acrylonitrile butadiene styrene rods were used as specimens in the work. The tensile strength of polypropylene specimens was also examined, as well as the stress-strain curve.

The work included familiarization with theoretical knowledge, preparation of samples, experimental part and review of the results. The experimental part included measurements of impact strength and tensile strength. The results of the thesis show that both the temperature and the degree of filling had a noticeable effect on the impact strength of plastic materials. The measured tensile strength values were consistent with the literature values, and the characteristic features of hard plastics were clearly visible from the stress-strain curve.

The results can be used to support teaching in laboratory. There were some development proposals to the work. There could have been more measurement series to make the results more reliable and the temperature of the samples could have been handled better and more efficiently.