בדיקת קשיות רוקוול של חומרי פולימר מרוכבים PEEK

PEEK (פוליאתרתרקטון) הוא חומר מרוכב בעל ביצועים גבוהים המיוצר על ידי שילוב שרף PEEK עם חומרי חיזוק כגון סיבי פחמן, סיבי זכוכית וקרמיקה. חומרי PEEK בעלי קשיות גבוהה יותר עמידים יותר בפני שריטות ושחיקה, מה שהופך אותם למתאימים לייצור חלקים ורכיבים עמידים בפני שחיקה הדורשים תמיכה בחוזק גבוה. הקשיות הגבוהה של PEEK מאפשרת לו לשמור על צורתו ללא שינוי גם לאחר עמידה בעומס מכני ושימוש ארוך טווח, מה שמאפשר שימוש נרחב בו בתחומים כמו תעופה וחלל, רכב וטיפול רפואי.

עבור חומרי PEEK, קשיות היא מדד חשוב ליכולתו של החומר לעמוד בפני עיוות תחת כוחות חיצוניים. לקשיות שלו יש השפעה מכרעת על ביצועיהם ויישומיהם. הקשיות נמדדת בדרך כלל על ידי קשיות רוקוול, במיוחד סולם HRR, המתאים לפלסטיק בינוני-קשה. הבדיקה נוחה וגורמת נזק מועט לחומר.

בתקני בדיקת הקשיות של רוקוול עבור חומרים מרוכבים פולימריים מדגם Peek, סולם R (HRR) וסולם M (HRM) נמצאים בשימוש נרחב, כאשר סולם R נפוץ יותר ביניהם.

עבור רוב חומרי Peek טהורים שאינם מחוזקים או בעלי חיזוק נמוך (למשל, תכולת סיבי זכוכית ≤ 30%), סולם R הוא בדרך כלל הבחירה המועדפת. הסיבה לכך היא שסולם R מתאים לפלסטיק רך יחסית, קשיות חומרי Peek טהורים נעה בדרך כלל בין HRR110 ל-HRR120 בקירוב, הנמצא בטווח המדידה של סולם R - מה שמאפשר שיקוף מדויק של ערכי הקשיות שלהם. בנוסף, לנתונים מסולם זה יש אוניברסליות חזקה יותר בתעשייה בעת בדיקת קשיות של חומרים כאלה.

עבור חומרים מרוכבים מסוג Peek בעלי חיזוק גבוה (למשל, תכולת סיבי זכוכית/סיבי פחמן ≥ 30%), משתמשים לעתים קרובות בסולם M בשל קשיותם הגבוהה יותר. סולם M מפעיל כוח בדיקה גדול יותר, שיכול להפחית את השפעת סיבי החיזוק על שקעים ולהביא לנתוני בדיקה יציבים יותר.

בדיקת הקשיות של Rockwell עבור חומרים מרוכבים פולימריים PEEK צריכה לעמוד בתקני ASTM D785 או ISO 2039-2. התהליך המרכזי כרוך בהפעלת עומס ספציפי דרך חותך יהלום וחישוב ערך הקשיות בהתבסס על עומק החותך. במהלך תהליך הבדיקה, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לשליטה בהכנת הדגימה ובסביבת הבדיקה כדי להבטיח את דיוק ערך התוצאה. יש לשים לב לשני תנאים מוקדמים עיקריים במהלך הבדיקה:

1. דרישות לדוגמה: העובי יהיה ≥ 6 מ"מ, וחספוס פני השטח (Ra) יהיה ≤ 0.8 מיקרומטר. זה מונע עיוות נתונים הנגרם מעובי לא מספיק או משטח לא אחיד.

2. בקרת סביבה: מומלץ לבצע את הבדיקה בסביבה עם טמפרטורה של 23±2℃ ולחות יחסית של 50±5%. תנודות טמפרטורה יכולות להשפיע באופן משמעותי על קריאות הקשיות של חומרים פולימריים כמו Peek.

לתקנים שונים יש הוראות שונות במקצת לגבי נהלי הבדיקה, לכן יש להגדיר בבירור את הבסיס שאליו יש לפעול בפועל.

קשיותם של חומרים מרוכבים מסוימים מ-PEEK מחוזק יכולה אף לעלות על HRC 50. יש צורך לבדוק את התכונות המכניות שלהם על ידי בחינת מדדים כגון חוזק מתיחה, חוזק כיפוף וחוזק פגיעות. יש לבצע בדיקות סטנדרטיות בהתאם לתקנים בינלאומיים כמו ISO ו-ASTM כדי להבטיח את יציבות איכותם וביצועיהם, וכן כדי להבטיח את בטיחותם ואמינותם של יישומיהם בתחומים הרלוונטיים.