Ujian Kekerasan Rockwell bagi Komposit Polimer PEEK

PEEK (polieterketon) ialah bahan komposit berprestasi tinggi yang diperbuat dengan menggabungkan resin PEEK dengan bahan pengukuh seperti gentian karbon, gentian kaca dan seramik. Bahan PEEK dengan kekerasan yang lebih tinggi mempunyai rintangan yang lebih baik terhadap calar dan lelasan, menjadikannya sesuai untuk mengeluarkan bahagian dan komponen tahan haus yang memerlukan sokongan kekuatan tinggi. Kekerasan PEEK yang tinggi membolehkannya mengekalkan bentuknya tidak berubah walaupun selepas menahan tekanan mekanikal dan penggunaan jangka panjang, yang membolehkannya digunakan secara meluas dalam bidang seperti aeroangkasa, automotif dan penjagaan perubatan.

Bagi bahan PEEK, kekerasan merupakan petunjuk penting keupayaan bahan tersebut untuk menahan ubah bentuk di bawah daya luaran. Kekerasannya mempunyai kesan yang ketara terhadap prestasi dan aplikasinya. Kekerasan biasanya diukur dengan kekerasan Rockwell, terutamanya skala HRR, yang sesuai untuk plastik sederhana keras. Ujian ini mudah dan menyebabkan sedikit kerosakan pada bahan.

Dalam piawaian ujian kekerasan Rockwell untuk bahan komposit polimer Peek, skala R (HRR) dan skala M (HRM) digunakan secara meluas, antaranya skala R agak lebih biasa digunakan.

Bagi kebanyakan bahan Peek tulen yang tidak bertetulang atau bertetulang rendah (contohnya, kandungan gentian kaca ≤ 30%), skala R biasanya merupakan pilihan yang diutamakan. Ini kerana skala R sesuai untuk plastik yang agak lembut, kekerasan bahan Peek tulen biasanya berkisar antara lebih kurang HRR110 hingga HRR120, yang berada dalam julat ukuran skala R—membolehkan pantulan nilai kekerasannya yang tepat. Di samping itu, data daripada skala ini mempunyai kesejagatan yang lebih kukuh dalam industri apabila menguji kekerasan bahan tersebut.

Bagi bahan komposit Peek bertetulang tinggi (contohnya, kandungan gentian kaca/gentian karbon ≥ 30%), skala M sering digunakan kerana kekerasannya yang lebih tinggi. Skala M menggunakan daya ujian yang lebih besar, yang dapat mengurangkan kesan gentian tetulang pada lekukan dan menghasilkan data ujian yang lebih stabil.

Ujian kekerasan Rockwell bagi komposit polimer PEEK hendaklah mematuhi piawaian ASTM D785 atau ISO 2039-2. Proses teras melibatkan penggunaan beban tertentu melalui indentor berlian dan mengira nilai kekerasan berdasarkan kedalaman indentasi. Semasa proses ujian, perhatian khusus mesti diberikan kepada kawalan penyediaan sampel dan persekitaran ujian untuk memastikan ketepatan nilai hasil. Dua prasyarat utama mesti diperhatikan semasa ujian:

1. Keperluan Sampel: Ketebalan hendaklah ≥ 6 mm, dan kekasaran permukaan (Ra) hendaklah ≤ 0.8 μm. Ini mengelakkan herotan data yang disebabkan oleh ketebalan yang tidak mencukupi atau permukaan yang tidak sekata.

2. Kawalan Alam Sekitar: Pengujian disyorkan untuk dijalankan dalam persekitaran dengan suhu 23±2℃ dan kelembapan relatif 50±5%. Turun naik suhu boleh menjejaskan bacaan kekerasan bahan polimer seperti Peek dengan ketara.

Piawaian yang berbeza mempunyai peruntukan yang sedikit berbeza untuk prosedur pengujian, jadi asas yang perlu diikuti di bawah mesti ditakrifkan dengan jelas dalam operasi sebenar.

Kekerasan bahan komposit PEEK bertetulang tertentu juga boleh melebihi HRC 50. Sifat mekanikalnya perlu diuji dengan memeriksa petunjuk seperti kekuatan tegangan, kekuatan lenturan dan kekuatan hentaman. Ujian piawai hendaklah dijalankan mengikut piawaian antarabangsa seperti ISO dan ASTM untuk memastikan kestabilan kualiti dan prestasinya, serta untuk menjamin keselamatan dan kebolehpercayaan aplikasinya dalam bidang yang berkaitan.