Test di durezza Rockwell dei compositi polimerici PEEK

Il PEEK (polietereterchetone) è un materiale composito ad alte prestazioni ottenuto combinando la resina PEEK con materiali di rinforzo come fibra di carbonio, fibra di vetro e ceramica. I materiali PEEK con durezza più elevata offrono una migliore resistenza ai graffi e all'abrasione, rendendoli adatti alla produzione di parti e componenti resistenti all'usura che richiedono un supporto ad alta resistenza. L'elevata durezza del PEEK gli consente di mantenere la sua forma invariata anche dopo aver sopportato sollecitazioni meccaniche e un utilizzo prolungato, il che ne consente un ampio utilizzo in settori come l'aerospaziale, l'automotive e l'assistenza medica.

Per i materiali PEEK, la durezza è un indicatore importante della capacità del materiale di resistere alla deformazione sotto l'azione di forze esterne. La sua durezza ha un impatto decisivo sulle loro prestazioni e applicazioni. La durezza viene solitamente misurata con la scala Rockwell, in particolare la scala HRR, adatta per plastiche di media durezza. Il test è pratico e causa pochi danni al materiale.

Negli standard di prova della durezza Rockwell per i materiali compositi polimerici Peek, sono ampiamente utilizzate la scala R (HRR) e la scala M (HRM), tra le quali la scala R è quella relativamente più comunemente applicata.

Per la maggior parte dei materiali in Peek puro non rinforzati o a basso rinforzo (ad esempio, con contenuto di fibra di vetro ≤ 30%), la scala R è solitamente la scelta preferita. Poiché la scala R è adatta a plastiche relativamente morbide, la durezza dei materiali in Peek puro varia generalmente da circa HRR110 a HRR120, valore che rientra nell'intervallo di misurazione della scala R, consentendo una riflessione accurata dei loro valori di durezza. Inoltre, i dati di questa scala hanno una maggiore universalità nel settore quando si testa la durezza di tali materiali.

Per i materiali compositi in Peek ad alto rinforzo (ad esempio, con contenuto di fibre di vetro/carbonio ≥ 30%), la scala M viene spesso utilizzata a causa della loro maggiore durezza. La scala M applica una forza di prova maggiore, che può ridurre l'impatto delle fibre di rinforzo sulle indentazioni e produrre dati di prova più stabili.

La prova di durezza Rockwell dei compositi polimerici PEEK deve essere conforme alle norme ASTM D785 o ISO 2039-2. Il processo principale prevede l'applicazione di un carico specifico attraverso un penetratore diamantato e il calcolo del valore di durezza in base alla profondità di penetrazione. Durante la prova, è necessario prestare particolare attenzione al controllo della preparazione del campione e dell'ambiente di prova per garantire l'accuratezza del valore del risultato. Durante la prova, è necessario rispettare due prerequisiti fondamentali:

1. Requisiti del campione: lo spessore deve essere ≥ 6 mm e la rugosità superficiale (Ra) deve essere ≤ 0,8 μm. In questo modo si evita la distorsione dei dati causata da uno spessore insufficiente o da una superficie irregolare.

2. Controllo ambientale: si consiglia di eseguire i test in un ambiente con una temperatura di 23±2℃ e un'umidità relativa del 50±5%. Le fluttuazioni di temperatura possono influenzare significativamente le letture della durezza dei materiali polimerici come il Peek.

Standard diversi prevedono disposizioni leggermente diverse per le procedure di prova, pertanto le basi da seguire di seguito devono essere chiaramente definite nelle operazioni effettive.

La durezza di alcuni materiali compositi PEEK rinforzati può persino superare i 50 HRC. È necessario testarne le proprietà meccaniche esaminando indicatori quali resistenza alla trazione, alla flessione e all'impatto. È necessario condurre test standardizzati in conformità con gli standard internazionali come ISO e ASTM per garantire la stabilità della loro qualità e delle loro prestazioni, nonché per garantire la sicurezza e l'affidabilità delle loro applicazioni nei settori pertinenti.