Các phương pháp thử nghiệm vật liệu

Thử nghiệm độ bám dính 

Kiểm tra độ bám dính là phép đo khả năng liên kết của lớp kết dính vào một bề mặt bất kỳ. Khi chất kết dính đã được liên kết với một vật thể hoặc bề mặt, ta sẽ tác động các lực vật lý, cơ học hoặc hóa học vào để biết được khả năng bám dính của chất này. Kiểm tra độ bền của các lớp kết dính có ý nghĩa quan trọng trước khi đưa sản phẩm đến tay khách hàng, đảm bảo sản phẩm không hư hỏng trong quá trình sản xuất, vận chuyển

Việc xác định điểm “mất kết dính” hay còn gọi là “điểm hỏng” rất quan trọng đối với mục đích mà bạn sử vật liệu chất kết dính. Trên thị trường có rất nhiều loại chất kết dính khác nhau, có loại độ dính thấp, có loại trung bình, loại thì rất cao, đòi hỏi bạn phải chọn đúng loại phù hợp với ứng dụng mà bạn muốn thực hiện.

Các thử nghiệm về độ dính có thể được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau để mô phỏng việc sử dụng vật liệu trong thế giới thực. Đặc tính vật liệu có thể thay đổi ở nhiệt độ cao hoặc thấp do sự giãn nở và co lại.

Ứng dụng của phương pháp kiểm tra độ dính

• Chất kết dính
• Băng keo
• Chất sử dụng để làm kín
• Các vật liệu được cán mỏng
• Ngành điện tử 
• Ngành mỹ phẩm 
• Các loại bao bì thiết bị y tế 
• Độ bịt kín của bao bì thông thường

Ví dụ

- Thử nghiệm độ bám dính của lớp phủ kéo là một thử nghiệm rất phổ biến được sử dụng trong lớp phủ vi điện tử hoặc các dạng ứng dụng "màng keo mỏng" khác trên một bề mặt cứng

Các phép đo thử nghiệm độ bám dính

• Thử nghiệm bong tróc theo góc 180 độ và 90 độ
• Thử nghiệm cắt chồng để đánh giá độ bền cắt của chất kết dính để liên kết hai bề mặt với nhau và các mối hàn như mối hàn kim loại và nhựa
• Độ bám dính của lớp phủ 
• Độ bám dính hoặc độ bền liên kết của lớp phủ với các chất nền như sơn hoặc vecni
• Độ bám dính -
• Độ dai
• Độ rẽ
• Độ bền dính khi kéo
• Kiểm tra độ bền bịt kín, độ bền bong tróc và độ bám dính để xác định cường độ bám dính của bao bì nhựa dẻo

Thử nghiệm độ cong/độ uốn

Thử nghiệm lực uốn là một trong những bài kiểm tra lực rất phổ biến. Thông thường sẽ có hai phương pháp kiểm tra chính là uốn 3 điểm và uốn 4 điểm.

Ứng dụng của phương pháp kiểm tra uốn

• Kim loại
• Nhựa
• Gỗ
• Các loại vật liệu cán mỏng
• Ván dăm
• Tường khô
• Gạch men
• Thủy tinh

Các phép đo thử nghiệm độ uốn

Về độ uốn, mỗi ngành thường có các tiêu chuẩn kiểm tra riêng dựa theo mẫu vật thử nghiệm. Các thử nghiệm uốn thường liên quan đến việc đo độ dẻo của vật liệu mẫu. 

Sử dụng thiết bị test để đưa vật liệu mẫu đến một giới hạn cụ thể và xác định phép đo tải cũng như mối quan hệ của nó với thông số tải (đạt/không đạt). 

Hoặc có thể tác động lực để uốn cong vật liệu cho đến khi vật liệu đứt, gãy để xác định cả tải trọng và độ võng cần thiết khiến mẫu bị gãy

Biểu đồ điển hình thể hiện bài kiểm tra độ bền uốn 3 điểm:

Kiểm tra độ bền liên kết (Bond Strength Testing)

Độ bền liên kết là phép đo liên quan đến xác định độ lớn của lực cần thiết để phá vỡ liên kết được hình thành bởi chất kết dính giữa hai khối kim loại . 

Thông thường, các thử nghiệm sẽ bao gồm việc đo độ bền liên kết cắt và uốn của chất liên kết hoặc so sánh các chất liên kết trong các điều kiện môi trường khác nhau. Thử nghiệm có thể so sánh bề mặt bị nứt được tạo ra với kết quả phân tích lỗi trong vùng liên pha dính. 

Các chất kết dính chỉnh nha và y tế thường được thử nghiệm bằng phương pháp này, mặc dù thử nghiệm chung này được sử dụng trên nhiều loại sản phẩm khác nhau, từ giấy và các loại vật liệu ép cho đến vải sơn và chất kết dính xây dựng.

Kiểm tra độ bền đứt (Break Strength Testing)

Kiểm tra độ bền đứt là một trong những yêu cầu kiểm tra phổ biến nhất. Độ bền đứt nói chung là lực khi kéo hoặc nén cần thiết để làm gãy hoặc làm cho mẫu bị đứt. 

- Đối với thử nghiệm kéo, lực tác động đến khi mẫu bị kéo đứt ra gọi là độ bền kéo

- Đối với thử nghiệm nén ví dụ như ống tiêm, lực tối đa ép vào để làm vỡ ống tiêm là độ bền nén

Hầu như khi thử nghiệm bất kỳ vật liệu nào, độ bền đứt sẽ luôn là một trong những tiêu chí quan trong để đánh giá. Trong từng bài kiểm tra chất lượng cụ thể, bạn có thể đặt tiêu chí PASS/FAIL cho từng sản phẩm để phát triển cho đến khi đạt chất lượng phù hợp. 

Các phép đo thử nghiệm độ bền đứt

Tải trọng tối đa khi đứt

Độ lệch khi tải tối đa

Tải trọng khi đứt

Độ lệch khi đứt

Kiểm tra hệ số ma sát

Hệ số ma sát (Coefficient of friction - COF) là giá trị cực đại của lực ma sát chia cho lực pháp tuyến.

Phép đo này dùng để xác định là mức độ dễ dàng mà hai bề mặt (thường là các vật liệu khác nhau) trượt vào nhau. Giá trị phụ được xác định bở phép đo nà là tỷ số giữa lực cần thiết để trượt qua bề mặt và lực vuông góc với bề mặt. Chỉ số COF thấp cho bạn thấy bề mặt đang test có độ mịn cao

Ví dụ: khả năng chống chuyển động trượt kém hơn. Polyme được sử dụng để sản xuất phim thường được thử nghiệm khô trên xe trượt có tải trọng đã được hiệu chỉnh. 

Ứng dụng của phương pháp kiểm tra uốn

Chất bôi trơn

Màng cho đến đồ gia dụng như 

Gạch men

Vỏ polymer

Giấy

Vải

Nhựa… để xác định đặc tính ma sát của vật liệu.

Các phép đo thử nghiệm hệ số ma sát COF

Thử nghiệm COF tĩnh

Ma sát tĩnh là lực cản giữ một vật đứng yên cho đến khi ta tác động lực đủ mạnh để vật bắt đầu chuyển động. Do đó, COF tĩnh liên quan đến lực hạn chế chuyển động của một vật đứng yên trên một bề mặt cứng và tương đối nhẵn. 

COF tĩnh được tính bằng cách tìm lực cực đại ban đầu cần thiết để di chuyển xe trượt và chia giá trị cho trọng lượng của xe trượt.

Thử nghiệm COF động

Sau khi thắng được lực ma sát tĩnh, lực ma sát động của bề mặt sẽ tiếp tục cản trở chuyển động đều của vật thể. COF động liên quan đến lực hạn chế chuyển động của một vật đang trượt trên một bề mặt cứng, tương đối nhẵn. 

COF động được tính bằng cách tìm tải trọng trung bình trong quá trình thử nghiệm và chia cho trọng lượng của vật thể trượt chứa vật liệu còn lại. 

Lưu ý: lực cực đại tĩnh không được tính vào lực trung bình.

Lưu ý: Ma sát được định nghĩa là lực giữa hai bề mặt liền kề. Độ trượt thì ngược lại với ma sát nên COF cao cho hệ số trượt thấp.

Kiểm tra nén (Compression Testing)

Thử nghiệm nén vật liệu là một phương pháp thử nghiệm rất phổ biến được sử dụng với hai mục đích chủ yếu

Kiểm tra khả năng chống lại lực nghiền, ép từ một ngoại lực bất kỳ

Kiểm tra khả năng phục hồi của vật liệu sau khi bị nghiền

Kiểm tra thời gian chịu lực nén không đổi (hoặc lũy tiến) của vật liệu đến khi bị hỏng

Các hệ số có thể tính bằng thử nghiệm nén

Tải lúc vỡ 

Độ lệch khi đứt 

Làm việc khi đứt 

Tải trọng tối đa 

Độ lệch khi tải tối đa 

Làm việc ở mức tải tối đa 

Độ cứng 

Độ dốc dây cung 

Năng suất bù 

Ứng  suất

Biến dạng 

Thử nghiệm độ rão (Creep Testing)

Việc kiểm tra độ rão phải được tiến hành bằng máy kiểm tra vật liệu, vì việc kiểm soát tốc độ là rất quan trọng để đo độ biến dạng theo thời gian. Phương pháp thử nghiệm này được sử dụng để xác định đặc tính rão của mẫu khi chịu tải trọng kéo hoặc nén kéo thời gian dài ở nhiệt độ không đổi.
Tốc độ biến dạng của vật liệu mẫu dưới ứng suất ở nhiệt độ không đổi được gọi là tốc độ rão. Độ rão thường xảy ra ở nhiệt độ cao. Do đó, loại thử nghiệm này nên được thực hiện với buồng môi trường để kiểm soát hệ thống sưởi/làm mát chính xác. Kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng để giảm thiểu ảnh hưởng của sự giãn nở nhiệt lên mẫu từ đó gây ra sai số khi thử nghiệm
Độ rão thường được chia thành ba giai đoạn:
Độ rão sơ cấp bắt đầu với tốc độ nhanh và chậm lại theo thời gian 
Độ rão thứ cấp có tốc độ tương đối đồng đều 
Độ rão cấp ba có tốc độ rão tăng nhanh và kết thúc khi vật liệu bị đứt
Ngoài ra phương pháp kiểm tra Stress-Relaxation Testing (Kiểm tra độ căng và độ giãn) cũng khá tương đồng với phép đo rão này
Kiểm tra khả năng chống nghiền, ép (Crush Resistance Testing)
Kiểm tra khả năng chống nghiền bao gồm việc đo tải trọng nén đến điểm khi mẫu bị biến dạng, gãy, vỡ hoặc bị ép hoàn toàn. Loại thử nghiệm này thường được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp thiết kế bao bì
Ứng dụng của thử nghiệm chống nghiền
Bìa cứng
Kính 
Vòng bi
Gạch
Bê tông 
Hoặc bất kỳ vật liệu nào mà bạn cần kiểm tra khả năng chống lại lực nghiền 
Kiểm tra biến dạng (Deformation Testing)
Kiểm tra biến dạng đánh giá tác động của tải trọng lên hình dạng ban đầu của mẫu. Phép đo này nhằm kiểm tra mẫu có bị biến dạng vĩnh viễn hay có khả năng mẫu trở lại hình dạng ban đầu hay không sao quá trình tác động lực
Phép thử nghiệm biến dạng được đo bằng phần trăm thay đổi chiều cao của mẫu, dưới một tải trọng xác định, trong một khoảng thời gian xác định.
Ứng dụng của thử nghiệm chống nghiền
Lò xo
Cao su
Nhựa dẻo
Thử nghiệm lò xo là một trong những thử nghiệm biến dạng cơ bản nhất trong đó lò xo được nén đến độ cao L1 và L2 và phép đo tải trọng được thực hiện tại mỗi điểm và so sánh với tải trọng quy định
Thử nghiệm đo biến dạng bằng mũi ép đầu bi tròn được sử dụng để đánh giá và so sánh khả năng định hình của vật liệu tấm kim loại được sử dụng trong điều kiện sản xuất và được sử dụng cho các vật liệu có độ dày từ 0,0008 inch đến 0,080 inch (0,20 mm và 2,00 mm).
Kiểm tra độ bền tách lớp (Delamination Strength Testing)
Thử nghiệm tách lớp là phương pháp kiểm tra phần vỏ điển hình được sử dụng để xác định đặc tính tách lớp của các chất kết dính liên kết các vật liệu khác nhau. 
Thử nghiệm này bao gồm xác định khả năng chống bong tróc các liên kết dính giữa chất kết dính và phần lõi của nó
Thử nghiệm này sử dụng lực kéo để tách phần liên kết với chất kết dính và phần lõi để độ dính có nằm trong mức cho phép, có phù hợp cho trải nghiệm thông thường của người dùng hay không. Loại thử nghiệm này được sử dụng nhiều trong ngành y tế, kiểm tra độ bóc tách của các loại băng cá nhân
Kiểm tra độ dẻo (Ductility Testing)
Kiểm tra độ dẻo, thường được gọi là kiểm tra uốn cong, hoạt động bằng cách tạo áp lực lên mẫu và ghi lại điểm mà tại đó vật liệu bắt đầu bị biến dạng dẻo hoặc vỡ. Trong thử nghiệm cơ bản, mẫu thử có thể được đặt giữa hai đe và tác động lực tải bằng trục máy
Kết quả của phép đo độ dẻo  thường được biểu thị bằng phần trăm độ giãn dài hoặc phần trăm giảm diện tích. Việc chuẩn bị mẫu đúng cách và tay cầm phù hợp là rất quan trọng khi thực hiện loại thử nghiệm này để đạt được kết quả chính xác và có thể lặp lại.
Kiểm tra giới hạn đàn hồi (Elastic Limit Testing)
Kiểm tra giới hạn đàn hồi được định nghĩa là bài kiểm tra để đo lực lớn nhất tác động lên vật liệu khiến vật liệu bị kéo giãn nhưng không gây ra những thay đổi vĩnh viễn về kích thước hoặc hình dạng vật liệu. Hoặc cũng có thể hiểu rằng, đo độ lớn lực tác động lên vật liệu mà nếu vượt qua ngưỡng này thì vật liệu sẽ bị biến dạng vĩnh viễn. 
Máy kiểm tra đa năng thường được sử dụng để thực hiện loại thử nghiệm này cùng với một số phụ kiện nhất định như máy đo độ giãn để có thể thu được các phép đo ứng suất-biến dạng có độ chính xác cao
Kiểm tra độ giãn dài (Elongation Testing)
Sự gia thay đổi chiều dài của vật liệu được gây ra do lực tác động khiến vật liệu có kích thước dài hơn so với kích thước ban đầu. Khả năng giãn dài càng lớn thì độ dẻo hoặc độ đàn hồi của vật liệu càng cao.
Tuy nhiên, độ giãn dài không nên được sử dụng để đoán khả năng chịu tải trọng đột ngột hoặc lặp đi lặp lại. Một số vật liệu không cứng như cao su và một số loại nhựa có độ giãn dài rất cao trước khi đứt. 
Kiểm tra độ bền uốn (Flexural Strength Testing)
Kiểm tra độ uốn được sử dụng để xác định đặc tính uốn hoặc uốn của vật liệu. Đôi khi được gọi là thử nghiệm chùm tia ngang, nó bao gồm việc đặt một mẫu giữa hai điểm hoặc giá đỡ và bắt đầu tải bằng cách sử dụng điểm thứ ba hoặc với hai điểm tương ứng được gọi là thử nghiệm uốn cong 3 điểm và uốn cong 4 điểm.
Ứng suất và biến dạng tối đa được tính theo tải trọng gia tăng được áp dụng. Kết quả được hiển thị dưới dạng đồ họa với các kết quả dạng bảng bao gồm cường độ uốn (đối với các mẫu bị nứt) và cường độ chảy (các mẫu không bị gãy). Các vật liệu điển hình được thử nghiệm là nhựa , vật liệu tổng hợp, kim loại , gốm sứ và gỗ .
Kiểm tra độ bền bong tróc vỏ (Peel Strength Testing)
Độ bền bong tróc thường được sử dụng để đo độ bền liên kết của vật liệu, điển hình là chất kết dính. 
Độ bền bong tróc là tải trọng trung bình trên một đơn vị chiều rộng của đường liên kết cần thiết để tách các vật liệu liên kết với góc tách là 180 độ.
Bạn có thể tìm hiểu thêm về thử nghiệm bóc tách ở góc 180 độ của Lidinco
Kiểm tra độ bền thủng (Puncture Testing)
Kiểm tra đâm thủng được sử dụng trong các trường hợp để test độ bền của vật liệu. Đây thường là thử nghiệm nén trong đó vật liệu được nén bằng đầu dò nhọn hoặc loại thiết bị khác cho đến khi vật liệu bị đứt hoặc cho đến khi đạt được giới hạn độ giãn dài và bị thủng hoặc đứt
Ứng dụng của thử nghiệm đâm thủng
Tấm film
Cao su
Các vật liệu cán mỏng
Kiểm tra các loại thực phẩm chế biến chín
Kiểm tra độ sắc bén của ổng tiêm, dao mổ hoặc lưỡi dao trong ngành y tế
Độ độ bền, dẻo của da tổng hợp
Kiểm tra độ bền đứt (Rupture Testing)
Kiểm tra độ bền đứt có phương pháp kiểm tra và ứng dụng tương tự như kiểm tra độ bền thủng (Puncture Testing)
Kiểm tra độ bền cắt (Shear Strength Testing)
Thử nghiệm cắt được thực hiện để xác định độ bền cắt của vật liệu. Phương pháp này sử dụng đo ứng suất cắt tối đa mà vật liệu có thể được duy trì trước khi vật liệu bị vỡ. Lực cắt thường được đo lường với thông số MPa (psi) dựa trên diện tích của cạnh bị cắt.
Ứng dụng của thử nghiệm cắt
Chất kết dính như băng keo trong, băng keo hai mặt
Các vật liệu mềm và dai như nhựa dẻo, cao su..
Kiểm tra khả năng chống rách (Tear Resistance Testing)
Các thử nghiệm khả năng chống rách thường được ứng dụng kiểm tra độ bền của các loại vật liệu có đặc tính mỏng nhẹ hoặc dạng mạng. Khả năng chống rách có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi tốc độ tác động lực thử nghiệm. Ví dụ: tốc độ thử nghiệm được sử dụng để tạo ra vết rách
Ứng dụng của thử nghiệm khả năng chống rách
Ngành công nghiệp film nhựa
Công nghiệp giấy
Ngành dệt may
Cao su
Kiểm tra độ bền xé (Tear Strength Testing)
Kiểm tra độ bền xé là loại thử nghiệm được sử dụng khá phổ biến trong ngành dệt may để kiểm tra lực tác dụng có thể làm đứt các mẫu vải dệt đã được xẻ sẵn trong các điều kiện đã được thiết lập sẵn
Độ bền xé cạnh của giấy là tải trọng cần thiết để xé mẫu khi đã được cố định trên gá chữ V
Ứng dụng của thử nghiệm độ bền xé
Ngành công nghiệp film nhựa
Công nghiệp giấy
Ngành dệt may
Kiểm tra độ bền kéo (Tensile Testing)
Thử nghiệm độ bền kéo là một trong những phương pháp kiểm tra vật liệu cơ bản nhất được sử dụng để xác định trạng thái của mẫu trong khi tác dụng lực kéo theo độ dài trục test.
Thử nghiệm kéo có thể được thực hiện trong điều kiện môi trường thông thường hoặc môi trường được kiểm soát có chủ đích (gia nhiệt hoặc làm mát) để xác định đặc tính kéo của vật liệu chuyên sâu hơn
Ứng dụng của thử nghiệm độ bền kéo
Kim loại 
Nhựa 
Chất đàn hồi
Giấy 
Vật liệu tổng hợp
Cao su
Vải
Chất kết dính
Màng
Kiểm tra độ bền kéo sử dụng để xác định tải trọng tối đa (độ bền kéo) mà vật liệu hoặc sản phẩm có thể chịu được. Kiểm tra độ bền kéo có thể dựa trên giá trị tải hoặc giá trị độ giãn dài.
Là phương pháp kiểm tra cơ bản nhất, nên từ việc xác định độ bền kéo bạn có thể ứng dụng kết quá trong nhiều phép đo khác như
Kiểm tra tải trọng tối đa
Độ lệch của tải tối đa
Khả năng làm việc ở tải tối đa
Hệ số độ ổn định
Tải trọng khi đứt
Độ lệch khi đứt
Độ dốc vành
Đo lường ứng suất
Kiểm tra biến dạng vật liệu
Mô đun Young
Kiểm tra mô đun Youngs (Youngs Modulus Testing)
Mô-đun Youngs hay còn gọi là  mô đun đàn hồi, đây là thước đo tốc độ thay đổi biến dạng như là một hàm của ứng suất. Nó biểu thị độ dốc của phần đường thẳng của đường cong ứng suất-biến dạng. Đối với thử nghiệm độ bền kéo, nó có thể được gọi là Mô đun kéo. 
Phương pháp thử nghiệm này được sử dụng để xác định trạng thái của mẫu dưới tải trọng kéo dài dọc trục. Các kết quả kiểm tra độ bền kéo phổ biến bao gồm giới hạn đàn hồi, độ bền kéo, điểm năng suất, cường độ năng suất, độ giãn dài và Mô đun Young. Mô đun Young được báo cáo phổ biến là N/mm2 (lbs/in2), MPA (psi).