ASTMD638是測(ce)定增強(qiang)與(yu)非增強(qiang)塑(su)料(liao)的(de)(de)拉(la)伸性能(neng)的(de)(de)最常用試驗(yan)標準。由于塑(su)料(liao)用途(tu)非常廣泛，制造商(shang)能(neng)否正確(que)測(ce)量(liang)材料(liao)的(de)(de)機(ji)械強(qiang)度具(ju)有極(ji)為(wei)重要的(de)(de)意義(yi)。本指南旨(zhi)在幫(bang)助你了解ASTMD638塑(su)料(liao)拉(la)伸試驗(yan)的(de)(de)基本要素，包括對(dui)所需(xu)設備、軟件及樣(yang)品的(de)(de)概括介紹。但對(dui)于任何打(da)算實(shi)施ASTMD638試驗(yan)的(de)(de)人(ren)來說，它(ta)都(dou)不能(neng)取代閱讀(du)完整的(de)(de)標準。

衡量的內容什么？
ASTMD638主要是對試(shi)樣施加拉(la)力(li)(li)并測(ce)量(liang)其(qi)在應力(li)(li)下的(de)力(li)(li)學特(te)性。它在一臺電子萬(wan)能試(shi)驗機（也稱為拉(la)伸(shen)試(shi)驗機）上實施，拉(la)伸(shen)速度(du)范圍為1-500mm/分(fen)鐘，直至(zhi)樣品失效(xiao)（屈服或斷(duan)裂(lie)）。盡管ASTMD638能夠測(ce)量(liang)多種(zhong)(zhong)不同的(de)拉(la)伸(shen)特(te)性，但最常見的(de)是下面幾種(zhong)(zhong)：
拉(la)伸強度——某(mou)個塑(su)料在屈服（不可恢復地拉(la)伸）或(huo)斷裂前被施加的(de)力的(de)大小。
拉伸模(mo)量(liang)——某(mou)個材料在屈服前由于(yu)經受應(ying)力而發生變形（拉伸）的程度。模(mo)量(liang)是一(yi)個衡量(liang)材料剛度的指(zhi)標。
延伸率——斷裂后標(biao)距(ju)(ju)長(chang)度的增加值(zhi)除(chu)以原(yuan)標(biao)距(ju)(ju)長(chang)度。延伸率越大，表(biao)明延展性越好。
泊(bo)松(song)比——用于(yu)衡量某材料(liao)拉伸程度與拉伸過程中(zhong)變(bian)薄程度之間的(de)關系。
試樣類型
對于(yu)ASTMD638，有五種允許(xu)的試(shi)樣(yang)類型(xing)，尺寸根據試(shi)樣(yang)厚度(du)和(he)材料可(ke)用量的不同而有差異。最常(chang)用的是(shi)I類試(shi)樣(yang)，厚度(du)3.2mm，一般通(tong)過注塑成(cheng)型(xing)方式(shi)制成(cheng)。I類試(shi)樣(yang)總長度(du)165mm，寬13mm，標距長度(du)50mm。平(ping)板試(shi)樣(yang)通(tong)常(chang)通(tong)過模壓、沖切或機加工方式(shi)制成(cheng)狗(gou)骨形或啞(ya)鈴(ling)形，以確保斷裂出現在試(shi)樣(yang)中心，而非夾持區域(yu)。除了平(ping)板試(shi)樣(yang)外，ASTMD638還(huan)允許(xu)對剛(gang)性(xing)管件和(he)桿件進行測試(shi)，但也都要先加工成(cheng)啞(ya)鈴(ling)型(xing)試(shi)樣(yang)。
ASTMD638啞鈴型試樣

在材料受限的(de)(de)情況下，很多實驗室會采(cai)用IV類或V類試(shi)(shi)樣。IV類試(shi)(shi)樣的(de)(de)尺(chi)寸(cun)要(yao)求與(yu)ASTMD412沖(chong)切C相(xiang)同(tong)，這意味著可采(cai)用同(tong)樣的(de)(de)沖(chong)切。V類試(shi)(shi)樣尺(chi)寸(cun)最小，標距長度僅有0.3英寸(cun)。

試樣測量
所有試樣(yang)都(dou)必須在試驗前依照ASTMD5947進行(xing)測量(liang)。大多數常(chang)見測微計(ji)都(dou)能用(yong)于這些測量(liang)。要想讓試驗系統顯示應力(li)測量(liang)值，而不僅僅是力(li)測量(liang)值，操作員需要輸入試樣(yang)的橫截面積（或厚度(du)(du)和(he)寬度(du)(du)），因為應力(li)=力(li)/橫截面積（單位為Psi、Pa、kPa、GPa等）。
經過沖切(qie)或機(ji)加工的樣(yang)品(pin)(pin)需要逐個測量(liang)，而注(zhu)塑成型的試(shi)樣(yang)，只需從整批(pi)(pi)樣(yang)品(pin)(pin)中拿出一件(jian)樣(yang)品(pin)(pin)來測量(liang)即可——如能(neng)證明整批(pi)(pi)中的差異率小(xiao)于1%的話。注(zhu)塑成型的試(shi)樣(yang)往往帶(dai)有一個脫(tuo)膜角，而非(fei)完美的直角，測量(liang)試(shi)樣(yang)時必須(xu)考慮到這一點。注(zhu)意始終要在脫(tuo)膜角中心處進(jin)行寬度測量(liang)。

并將數據直接輸(shu)入(ru)到(dao)軟件中。這樣(yang)可避免發生人為輸(shu)入(ru)錯誤(wu)的可能(neng)并提高效(xiao)率。
萬能試驗系統
大多數ASTMD638試驗都(dou)能在臺式(shi)萬能試驗機上完成。5kN或10kN（1125或2250lbf）系統最常見，但隨著增(zeng)強塑料和復合材料的強度(du)的增(zeng)加，可(ke)能需要(yao)更(geng)高的容量(liang)單位（如30kN或50kN系統）。

夾(jia)具(ju)

將試樣安全夾持(chi)在試驗機(ji)上非常(chang)重要。帶鋸齒狀夾面的氣(qi)(qi)動(dong)平(ping)推夾具(ju)往往是固(gu)定硬質塑料的最佳夾具(ju)。有了氣(qi)(qi)動(dong)夾具(ju)，就(jiu)能通(tong)過(guo)空氣(qi)(qi)壓(ya)力維持(chi)夾緊力，這樣即使試樣厚(hou)度(du)在試驗過(guo)程中出(chu)現較(jiao)大變動(dong)，也能保持(chi)穩(wen)定。對于(yu)超過(guo)10kN的力（通(tong)常(chang)在增(zeng)強(qiang)材料上才能見到），手動(dong)楔型夾具(ju)是首選。

示(shi)意圖：萬能試驗機(ji)上(shang)的(de)夾(jia)具、夾(jia)面和試樣對準裝置
試樣對準
試(shi)樣(yang)必(bi)須(xu)保(bao)持垂(chui)直(zhi)于夾面(mian)，而無歪斜，以確(que)(que)保(bao)正確(que)(que)測試(shi)。試(shi)樣(yang)錯位可能導致結果出現較大的差異(yi)，因此應注意確(que)(que)保(bao)每(mei)一次試(shi)驗，都做到(dao)一致的試(shi)樣(yang)對中性。

良好對中性與對中不佳試樣的差別

解決(jue)錯(cuo)位(wei)的一個(ge)方法(fa)(fa)是(shi)使(shi)(shi)用寬度與試(shi)(shi)樣(yang)接(jie)近的夾面，這樣(yang)更便于進行(xing)目測(ce)調(diao)(diao)節。但最(zui)簡便的防錯(cuo)位(wei)方法(fa)(fa)是(shi)使(shi)(shi)用一個(ge)直接(jie)安接(jie)到夾具本體上的試(shi)(shi)樣(yang)對準裝置。它其實就是(shi)一個(ge)桿(gan)子(zi)，能提供(gong)可調(diao)(diao)節的止動(dong)點(dian)，讓(rang)操作員輕松掌握試(shi)(shi)樣(yang)對準情況。
在(zai)我們(men)為了準備(bei)試(shi)驗(yan)而將夾具夾固到塑料試(shi)樣(yang)上后，就(jiu)會頻繁向(xiang)其施加壓縮力(li)(li)。如果得(de)不到正確(que)處理，這些力(li)(li)（盡管(guan)很(hen)微小）可能會干擾試(shi)驗(yan)結果。試(shi)樣(yang)在(zai)插入后是否保持平衡很(hen)重要，若不平衡會造成(cheng)結果的偏(pian)差。用戶(hu)可以對軟件進行編程，以便在(zai)多個(ge)試(shi)樣(yang)之間(jian)對力(li)(li)的大小進行規范并去除(chu)任何松弛力(li)(li)或(huo)壓縮力(li)(li)，確(que)保在(zai)試(shi)樣(yang)之間(jian)取得(de)一致的結果。在(zai)萬能試(shi)驗(yan)機上，我們(men)還(huan)推薦使用試(shi)樣(yang)保護，它能防(fang)止試(shi)樣(yang)或(huo)系統(tong)在(zai)試(shi)驗(yan)裝設(she)階段受到損壞（在(zai)設(she)定試(shi)驗(yan)的操作(zuo)極限以前(qian)）。開啟(qi)后，試(shi)樣(yang)保護會自動調(diao)整“橫梁”，將不需要的力(li)(li)控(kong)制在(zai)一定限度內。
拉力試驗機用引伸計
彈性模量(liang)——試(shi)樣在拉(la)力下發生拉(la)伸或變形的(de)(de)程度，它是ASTMD638塑料(liao)拉(la)伸試(shi)驗收集的(de)(de)最(zui)重要的(de)(de)數據之一。為了收集該數據，用戶需要一臺合(he)適的(de)(de)應變測量(liang)裝(zhuang)置(zhi)——引(yin)伸計。用于測量(liang)模量(liang)的(de)(de)引(yin)伸計必須(xu)符(fu)合(he)ASTME83ClassB-2的(de)(de)要求(qiu)。
根據實驗室具(ju)體需(xu)求，有多種引伸計(ji)選項供用(yong)戶選擇。最簡單的類型是(shi)標距長度固定(ding)的夾裝式引伸計(ji)。操作員(yuan)必須在每次試(shi)驗開(kai)始(shi)時將其直(zhi)接夾到試(shi)樣上，并(bing)在試(shi)樣屈服后或斷裂(lie)前將其取下。

自動引伸計

如果進行泊松比測(ce)試(shi)，還需要(yao)一個(ge)橫(heng)向引(yin)伸(shen)(shen)(shen)計，用(yong)(yong)以(yi)測(ce)量(liang)整個(ge)試(shi)樣彈性區域上寬度的變化(hua)。可以(yi)使(shi)用(yong)(yong)一個(ge)獨(du)立式的橫(heng)向引(yin)伸(shen)(shen)(shen)計，作為對現有夾(jia)裝式或(huo)自動引(yin)伸(shen)(shen)(shen)計的補充，或(huo)者也可使(shi)用(yong)(yong)雙(shuang)軸(zhou)引(yin)伸(shen)(shen)(shen)計來同時測(ce)量(liang)軸(zhou)向和橫(heng)向應變。
計算與結果
提供(gong)試驗結果時，務必(bi)要正(zheng)確定義術語，以確保(bao)符合標準并且便于不同實驗室之間(jian)的數據對(dui)比(bi)。
應變測量
數據報告(gao)中最常(chang)見的錯誤(wu)是(shi)使(shi)用不(bu)正確的來源（引伸計而非橫梁）報告(gao)應變值，這樣可能會導致結果差異巨大。
塑料試(shi)驗(yan)標(biao)(biao)準涉(she)及到(dao)一個被(bei)稱為(wei)“標(biao)(biao)稱應變(bian)”的(de)術語，其定義根據所(suo)采用(yong)的(de)試(shi)驗(yan)方法而(er)有(you)不(bu)同。對(dui)于ASTMD638而(er)言，標(biao)(biao)稱應變(bian)指的(de)是(shi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)橫梁(liang)位移（而(er)非引伸(shen)(shen)計）測(ce)得的(de)應變(bian)。這是(shi)因(yin)為(wei)塑料不(bu)會(hui)均(jun)勻地變(bian)形，應變(bian)往(wang)往(wang)是(shi)集中在樣品的(de)某一部分上，這種特性被(bei)稱為(wei)“頸縮(suo)(suo)”。對(dui)于任(ren)何頸縮(suo)(suo)或(huo)具有(you)屈(qu)(qu)(qu)服(fu)點(dian)(dian)的(de)材料，都不(bu)能(neng)通(tong)(tong)過(guo)(guo)引伸(shen)(shen)計來報告斷裂伸(shen)(shen)長(chang)率，因(yin)為(wei)頸縮(suo)(suo)有(you)可能(neng)出(chu)現在引伸(shen)(shen)計標(biao)(biao)距長(chang)度之外。因(yin)此必須采用(yong)標(biao)(biao)稱應變(bian)來報告屈(qu)(qu)(qu)服(fu)后任(ren)一點(dian)(dian)處的(de)延(yan)伸(shen)(shen)率（%）。只有(you)當應變(bian)在整個試(shi)樣上均(jun)勻分布，不(bu)會(hui)出(chu)現頸縮(suo)(suo)或(huo)零屈(qu)(qu)(qu)服(fu)時，方可使用(yong)引伸(shen)(shen)計。