1
Công nghệ chất dẻo (Kunststofftechnologie) phần 1

Dẫn nhập:
Chất dẻo là những hợp chất hữu cơ cao phân tử đến từ thiên nhiên hay được tổng hợp từ các phòng thí
nghiệm, chúng là một loại vật liệu có nhiều tên gọi khác nhau như Plastic, chất dẻo hay nhựa tổng hợp, đôi
khi người ta đơn giản hoá cụm từ nói trên với tên gọi là nhựa, cả hai từ chất dẻo và nhựa đều được dùng
để nói đến loại vật liệu này. Công nghệ chất dẻo là phạm trù tổng quát bao gồm nhiều ngành học khác nhau
nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu, chuẩn định các thuộc tính cơ hoá lý, các phương pháp chế biến cùng
với các lĩnh vực ứng dụng của các loại chất dẻo.Trong phạm vi giới hạn người viết cũng mong mang đến
cho bạn đọc một vài thông tin, giới thiệu về phạm trù công nghệ chất dẻo nói trên theo thứ tự các chủ đề sau
đây: Vật lý chất dẻo, hóa học chất dẻo và chế biến chất dẻo. Trước khi đi vào chủ đề vật lý chất dẻo
chúng ta nên khởi đầu với những khái niệm cơ bản về trạng thái ứng kháng của vật liệu nói chung.

1. Khái niệm cơ bản về những trạng thái ứng kháng của vật liệu
Vật liệu thông thường khi bị tác động bởi các hiện tượng cơ-, hóa- và vật lý học sẽ phát sinh
ứng kháng được gọi là cơ-, hoá- và lý ứng theo khái niệm tổng quát như sau Thí dụ: Thí dụ: Thí dụ:
Độ bền Chịu rỉ mòn Tỉ trọng
Sự chế biến Điểm nóng chảy
Độ cứng ( rắn ) Khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện

1.2.2 Công thức tổng quát để tính hiệu ứng kéo 1.2.3 Thí dụ phép tính độ bền
Một dây điện đồng có đường kính d = 2,5 mm và hiệu ứng lớn nhất tác động lên diện tích mặt cắt là
smax = 600N / mm
2
P: Ranh giới tỉ lệ thuận:
Cho đến đây thì vật liệu vẫn còn giữ được
tính đàn hồi (dãn ra và co về dạng ban đầu).
S: Ranh giới dãn : Vật liệu bị kéo dãn, mất
tính đàn hồi
B: Ranh giới đứt : Nơi đây lực kéo lên đến
điểm cao nhất , hiệu ứng kéo đạt kết quả
Z : Ranh giới xé đứt:
Nơi đây thanh mẩu bị đứt ra PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

3
1.3 Độ cứng, thí nghiệm khảo sát độ cứng.
Độ cứng là sức cản kháng của một vật thể nhằm chống lại lực nén của một vật khác từ bên ngoài. Độ
cứng một mặt lệ thuộc vào cấu trúc phân tử mặt khác cũng lệ thuộc vào hiệu ứng.

1.3.1 Thí nghiệm thông qua lực nén lên bề mặt.
Tất cả các phương pháp đều cùng thông qua một lực nén xác định, tác động lên bề mặt của mẩu thí
nghiệm. Trị số cứng của các phương pháp khác nhau không thể so sánh được, vì thế người ta cũng
không có đơn vị cho trị số độ cứng thí dụ như 240 HB; 640 HV..vv..

1.3.2 Thí nghiệm Brinell



PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

4
1.4 Một vài dụng cụ để thực hiện thí nghiệm khảo sát độ bền của vật liệu

Thí nghiệm kéo thanh kim loại, thực hiện với nhiều thanh kim loại mỏng khác nhau
PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

5

Xác định cấu thành của hợp kim Đo bề dày của lớp tráng trên bề mặt
của tấm kim loại mỏng

2. Vật lý chất dẻo

2.1 Hệ thống đo lường để chuẩn định thuộc tính của chất dẻo
2.1.1 Đơn vị ISO ( International Organization for Standardisation )
Chỉ có thông qua các phương pháp đo lường mới có thể diễn tả chính xác và so sánh khả thi giữa
các vật liệu. Hệ thống đơn vị quốc tế ISO cũng phục vụ trong công nghệ chất dẻo để định tính
cho vật liệu và những trị số của chúng. Trong lĩnh vực kiểm định nhựa, chuẩn ISO được áp dụng
theo bản kê khai dưới đây :

Chiều dài l Đơn vị cơ bản 1 m Mét Meter
Khối lượng m Đơn vị cơ bản 1 kg Kí-lô-gờ-ram Kilogramm

-1

Độ quánh (Schlag-), Zaehigkeit kJ m
-2

Độ nhờn (Viskositaet) η s
-1

Trị số Enthalpie H J g
-1
oder J mol
-1

Trị số dẫn nhiệt (Waermeleitzahl) W m
-1
K
-1
Tần số (Frequenz) ν 1 Hz = 1 s
-1

Điện thế (elektr. Spannung) U 1 V = 1 W A
-1

Điện trở (elektr. Widerstand) R 1 Ω = 1 V A
-1
Điện dung (elektr. Kapazitaet) C 1 F = 1 A s V
-1

-2
Lực được tác động để cắt đứt mẩu thí nghiệm
có đường kính D và bề dày d
Hiệu ứng cắt (Scherspannung) N mm
-2
Hiệu ứng cắt đứt ghi trên biểu đồ
Hiệu ứng dãn (Streckspannung) N mm
-2
Hiệu ứng tại điểm đầu tiên, trên biểu đồ
hiệu ứng kéo dãn, không còn độ dốc.
Lưu suất đàn hồi (Elastizitaetsmodul) N mm
-2
Phạm vi tỉ lệ thuận của hiệu ứng kéo
và độ dãn, độ dãn thường rất nhỏ.
Lưu suất dãn thể động (Schubmodul) N mm
-2
Tương tự như lưu suất đàn hồi ,
tuy nhiên trong điều kiện ở thể động
Lưu suất dãn thể tĩnh (Kriechmodul) N mm
-2
Hiệu ứng dãn trong điều kiện ở thể
tĩnh và lệ thuộc vào thời gian thí nghiệm
Độ bền xé (Einreissfestigkeit) N cm
-1
Lực xé về phía độ bền dãn
Độ bền xé ( Weiterreissfestigkeit) N

cm
-1
Lực xé tỉ lệ với bề dày của vật thí nghiệm

Người ta thông qua chuẩn DIN ( Deutsches Institut fuer Normung ) hay ISO ( International
Organization for Standardisation ) hay ASTM ( American Society for Testting Materials ) để thống
nhất hình dáng và kích thước các mẩu thí nghiệm, tạo thuận tiện cho việc chuẩn định và so sánh
thuộc tính cơ-, vật lý-học giữa các loại chất dẻo với nhau. Hình dáng mẫu thí nghiệm có ảnh hưởng
rất lớn đối với kết quả của thí nghiệm. Giữa các chuẩn kỹ nghệ Đức (DIN), chuẩn thí nghiệm của
Mỹ (ASTM) và chuẩn quốc tế (ISO) cũng có nhiều khác biệt. Ngoài ra yếu tố chế tạo ra vật thí
nghiệm cũng đóng vai trò quan trọng hơn hình dáng của nó. Thí dụ kết quả thí nghiệm sẽ không
giống nhau đối với một loại chất dẻo, mặc dù hình thể vật thí nghiệm giống nhau, nhưng khác nhau
về phương pháp, điều kiện chế biến, nhiệt độ, áp suất trong quá trình chế tạo ra nó. Cuối cùng việc
chuẩn bị trước cho vật thí nghiệm cũng là yếu tố quan trọng. Thí dụ : kết quả thí nghiệm cũng khác
PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

7
nhau đối với Polyamid trước khi thí nhiệm được bảo quản thật khô, hay ngâm trong nước với thời
gian 4 tuần. Thí dụ này cho thấy Polyamid có thuộc tính lệ thuộc độ ẩm rất cao ( điều kiện môi
trường ). Do đó chuẩn thí nghiệm diễn giải rất rỏ không những chỉ với yếu tố chế tạo, hình dáng mà
còn đối với điều kiện chuẩn bị trước cũng như điều kiện khí hậu, nhiệt độ mội trường cho vật thí
nghiệm. Nói tóm lại, thí nghiệm không phải chỉ mới bắt đầu khi vật thí nghiệm được cho vào máy
hay dụng cụ thí nghiệm.
Chuẩn định cho một vài mẩu thí nghiệm ( chất dẻo )


PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

8

Xác định độ bền nén cong hay hiệu ứng nén cong giới hạn


PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

9
người ta dùng một dụng cụ với tên gọi con lắc đập hay búa quay để thực hiện thí nghiệm xác định
độ dai đập. Thí nghiệm này theo Charpy tương ứng với thí nghiệm độ bền nén cong đã diễn tả ở
trên, có nghĩa là thanh thí nghiệm được đặt trên hai bờ tựa và búa quay, trước đó được nâng lên ở
một độ cao xác định, sẽ đập vào giữa hai điểm tựa của thanh thí nghiệm. Độ cao khởi đầu của búa
quay có thể quy định với trị số tương ứng được đọc trên bảng ghi chia đơn vị năng lượng ( kpcm).
Năng lượng này, liên quan đến diện tích mặt cắt thẳng góc ( với lực tác động ) của thanh thí
nghiệm, được gọi tên là độ dai đập và được tính với đơn vị kpcm/ cm
2
( hay N mm
-2
)


10

Thí nghiệm đo độ bền kéo và độ dãn đứt

Biểu hiện gãy đứt của chất dẻo cứng dòn, sơ đồ hiệu ứng dãn

2.3.3.2 Hiện tượng biến dạng đứt ( kéo chỉ )
Chất dẻo dai trước khi đi đến hiện tượng đứt sẽ trải qua một pha biến dạng nhiều hay ít tùy theo chất
liệu, vận tốc, nhiệt độ..vv..Vật thí nghiệm sẽ bị kéo dài ra theo chiều dài, chiều tác động, cho đến ranh
giới chảy ( kéo chỉ ). Hiện tượng kéo chỉ này bắt đầu ngay khi biểu đồ hiệu ứng dãn đạt mức tối đa.
Biểu hiện đứt của nhựa dai, sơ đồ hiệu thế dãn
Diễn tiến của hiện tượng đứt biến dạng có thể rất phức tạp tùy theo các điều kiện lệ thuộc như đã
nói ở trên. Từ đó cho kết quả đồ thị hiệu ứng dãn cũng khác nhau v/d đối với vật thí nghiệm có
cùng chất liệu nhưng điều kiện nhiệt độ, vận tốc tác động, trạng thái tĩnh, trạng thái động..vv…
Kết quả ghi trên biểu đồ hiệu ứng dãn sẽ khác nhau. Người ta tạm lấy đường thẳng 45 ° làm ranh
giới phân chia các loại chất dẻo có thuộc tính từ cứng dòn, đàn hồi dai và đàn hồi mềm theo


Biểu đồ-hiệu ứng -dãn

Khảo sát quá trình thí nghiệm kéo cho thấy : Một thanh thí nghiệm có diện tích mặt cắt ngang Fo
và một chiều dài đo được lo chịu tác dụng bởi lực kéo P bị kéo dài thêm một đoạn Δl. Trong tỉ lệ
tương quan của biểu đồ hiệu ứng-dãn ta có được công thức σ= P/Fo (N mm
-2
)
và độ dãn tương đối ε = Δl / lo ( thông thường độ dãn được diễn tả theo tỉ lệ % có nghĩa là trị số
độ dãn được chọn trong hệ thống trục tọa độ ε = (Δl / lo).100 % . Trước tiên hiệu ứng σ
tỉ lệ thuận với độ dãn. Sau khi qua khỏi ranh giới dãn hiệu ứng nhỏ lại và tiếp tục tăng lên lại cho
đến ranh giới đứt, độ dãn và lực kéo đạt mức tối đa. Sau đây là những điểm trên đồ thị
σp = Ranh giới tỉ lệ thuận: Cho đến đây thì hiệu ứng tỉ lệ thuận với độ dãn. Điều này có
nghĩa là hiệu ứng của thanh thí nghiệm vẫn còn nhỏ hơn hiệu ứng giới hạn. Khoảng
cách giữa điểm đầu tiên và σp gọi là vùng tỉ lệ thuận hay vùng Hooke ( tên của ông

Polyacetal có độ bền kéo 70 N/mm² ; Vùng tỉ lệ thuận đạt đến 35 N/ mm², có nghĩa là đạt đến 50 %
của độ bền kéo; ranh giới dãn của nó từ 0,1 % đến 1,0 % tương ứng với hiệu ứng 42,5 N/mm² hay
52,5 N/ mm², có nghĩa là đạt đến 60 % hay 75 % của độ bền, và độ dãn liên hệ là ε0,1=
1,3 % và ε 1,0= 2,5 % . Trong khi đó Polypropylen có độ bền kéo 32 N/ mm², nhưng vùng tỉ lệ thuận
chỉ đạt đến 6 N/ mm², có nghĩa là chỉ đến 20 % của độ bền kéo; ranh giới dãn 0,1 % hay 1,0 %
tương ứng với hiệu ứng 100 kp/ cm² hay 16,5 N/ mm², có nghĩa là khoảng 30 % hay 50 % của độ
bền kéo, độ dãn ε 1,1 hay ε 1,0 tương ứng với độ dãn 1,0 % hay 2,5 %.
Qua hai thí dụ này cho thấy vùng tỉ lệ thuận của chất dẻo có được khi lực kéo chỉ làm biến dạng rất
ít thanh thí nghiệm, diều này tương tự như đối với các kim loại. ε σ Kết quả của hai thí dụ trên cũng cần phải thỏa các điều kiện như vận tốc kéo, nhiệt độ, độ ẩm .
Nếu thời gian tác động hay vận tốc tác động giãm xuống sẽ làm cho đồ thị chịu đựng-dãn biến
dạng càng lài hơn và ranh giới duỗi hay độ bền đứt giãm theo. Biểu đồ hiệu ứng-dãn của chất dẻo
tương đối cứng sẽ thay đổi với nhiều dạng khác nhau nếu thời gian kéo dài hơn bình thường
.

Các vật lịệu phụ gia v/d sợi thủy tinh cũng làm cho biểu đồ hiệu ứng-dãn của vật liệu thí nghiệm
thay đổi rất lớn. Nói khác đi sợi thủy tinh phụ gia sẽ làm gia tăng độ bền kéo của chất dẻo. Thí dụ
so sánh biểu đồ hiệu ứng-dãn của Polyester ( có tỉ lệ khác nhau của sợi thủy tinh) với PMMA, PC
và PE không có phụ gia cho thấy độ bền kéo của Polyester thay đổi rất lớn

So sánh biểu đồ hiệu ứng-dãn kéo giữa Poyester đói với PMMA, PC, PE

2.3.4 Thí nghiệm xé và thí nghiệm xé tiếp.
Đối với các loại chất dẻo có tính đàn hồi cao v/d cao-su tổng hợp, phim nhựa và nhựa xốp đàn hồi-
mềm người ta khảo sát với các thí nghiệm xé và xé tiếp. Theo DIN 53513 ( cao-su và phim)
và DIN 53575 (nhựa xốp), vật thí nghiệm có dạng góc được kẹp vào máy kéo để khảo sát.
Đối với thí nghiệm xé theo DIN 53356 ( da nhân tạo ) và DIN 53507 ( cao-su và phim ) vật thí
nghiệm được cắt thành những tấm nhỏ và ngay chính giữa cũng được cắt từ cạnh vô đến


Nếu chỉ với độ bền của nhựa được xác định theo chuẩn thì người kỹ sư không thể bắt đầu cho các
tính toán được. Những biểu hiện của vật liệu trước khi đạt đến ranh giới duỗi hay kéo đứt cũng
rất quan trọng đến những hệ số tính toán bởi vì các vật dụng cấu tạo bằng chất dẻo không được
phép gãy, trái lại trước đó phải được lý giải và xác minh về độ bền và độ cứng. Qua đây một
phạm trù tương đối khó hình dung cho những ai không thuộc giới kỹ thuật, được nói đến đó là
lưu suất dãn, còn được gọi tắt là lưu suất-E. Phạm trù này đi chung với hiện tượng-hiệu ứng-dãn
của vật liệu và dùng đề diễn giải đơn giản thí nghiệm kéo.
Trong khi thực hiện thí nghiệm kéo người ta xác định rằng độ dài thêm (dãn ) Δl của vật thí
nghiệm càng lớn khi
1. Lực kéo P càng lớn
2. Độ dài lúc ban đầu lo càng lớn.
3. Diện tích mặt cắt ngang Fo càng nhỏ
4. Độ cứng-dãn của vật liệu càng ít.
Những liên hệ này được diễn tả bằng công thức
Trong công thức này E là trị số “độ cứng dãn” của vật liệu và cũng được gọi là lưu suất đàn hồi.

Ghi chú:
E = lưu suất đàn hồi ( N mm
-2
)
PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

16
P = lực kéo ( N )

Nếu người ta thực hiện thí nghiệm với nhiều điểm hơn thay vì chỉ có ba điểm thì kết quả của lưu
suất đàn hồi ( lưu suất –E ) sẽ chính xác hơn. Lựa tác động chỉ được cao đến giới hạn khi lưu
suất-E vẫn còn thuộc trong vùng Hooke, nghĩa là sự biến dạng phải thỏa điều kiện thuận nghịch
( dãn ra và co lại như lúc khởi đầu ).
Biểu đồ xác định lưu suất-E từ các thí nghiệm-kéo, -nén và nén cong theo DIN 53457 diễn tả chính
xác hơn với vận tốc làm biến dạng 1 % / phút cho chúng ta thấy cả ba phương pháp đều cho kết
quả giống nhau của lưu suất đàn hồi. Người thiết kế bắt buột phải lưu ý đến yếu tố này trong quá
trình tính toán, thiết kế tạo dáng các vật dụng bằng nhựa . OP = đường tangen của đồ thị hiệu ứng-dãn
điểm E = σ0,1 = 0,1 % - ranh giới dãn
OS = đường cắt đồ thị hiệu ứng-dãn
Lưu suất-đường tangen và lưu suất-đường cắt PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

17
Tóm lại lưu suất đàn hồi lệ thuộc vào vận tốc tác động ( kéo, nén, nén cong ) hay còn gọi là vận
tốc làm biến dạng. Vận tốc tác động càng lớn thì đồ thị hiệu ứng-dãn càng dốc đứng có nghĩa là
lưu suất đàn hồi càng lớn. Nói cách khác nếu lưu suất đàn hồi càng nhỏ thì vận tốc tác động càng
kéo dài lâu hơn. Trong trường hợp này người ta không gọi là lưu suất đàn hồi nữa mà gọi với tên
là lưu suất biến dạng hay lưu suất thư giãn. Đây cũng là một thuộc tính dãn của nhựa lệ thuộc
vào lực tác động và yếu tố thời gian.

2.4.2 Hiệu ứng đẩy ( Trị số đo của thuộc tính cứng )

1
, A
2
, A
3
,....,A
n
của chấn động nhỏ dần đều và chấn
động giảm dần được diễn tả bởi công thức Λ = ln A
1
/A
2
ln A
n
/ A
n+1
. Hệ số giảm cơ học d kết hợp
với biên độ qua tỉ lệ

Lưu suất đẩy cũng tính được từ thí nghiệm xác định lưu suất đàn hồi trong trường hợp tác động
chấn động rung ở thể động nếu người ta biết trước được hằng số Poisson μ của vật liệu
(của thanh thí nghiệm). Hằng số này lệ thuộc vào sự thay đổi thể tích của vật liệu khi bị biến
dạng. Đối với các vật liệu không có sự thay đổi thể tích v/d cao-su có hằng số μ lớn nhất 0,5,
đối với các loại nhựa cứng thì hằng số μ nằm trong khoảng 0,3, và cho các loại nhựa ít cứng hơn
thì hằng số μ nằm trong khoảng 0,4 và 0,5. Mối tương quan giữa lưu suất đàn hồi E, lưu

Cấu trúc khác nhau của vật liệu tự nó đã cắt nghĩa được cơ bản tại sao độ bền của chất dẻo thấp hơn
kim loại. Thông qua bảng so sánh độ bền-kéo giữa chất dẻo và kim loại cho ta thấy độ bền của các
loại chất dẻo không có phụ gia thấp hơn các kim loại thường dùng. Độ bền của chúng được gia tăng
đáng kể với ảnh hưởng của phụ gia với tơ sợi ( thiên nhiên hay nhân tạo ), và với sợi thủy tinh. Tuy
nhiên những trị số đo được trong bảng so sánh này cũng chỉ có giá trị tương đối ( trị số ngắn hạn ).
Trên thực tế còn rất nhiều những yếu tố quan trọng khác trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau.
Ngoài ra do chất dẻo có tỉ trọng thấp nên khi được phụ gia với sợi thủy tinh, độ bền gia tăng,
cũng có thể so sánh với các kim loại nhẹ và cứng. Trên lý thuyết chất dẻo phụ gia đạt yêu cầu đòi
hỏi thay thế các bộ phận bằng kim loại với lực tác động kéo, điều kiện trọng lượng.
Điều này thật ra cũng khó trở thành hiện thực, đòi hỏi nhiều cân nhắc. Một mặt chất dẻo lệ thuộc
vào điều kiện thay đổi không điều nhau về số lượng và giá cả, mặt khác chúng có thuộc tính dãn
nở cao ( đồng nghĩa với lưu suất-đàn hồi thấp). Đây là yếu tố có tính quyết định cản trở độ bền lý
thuyết của chất dẻo có thể được xử dụng hoàn toàn. Trong bảng so sánh lưu suất-đàn hồi giữa
chất dẻo và kim loại cho thấy các trị số lưu suất-đàn hồi của chất dẻo quá thấp so với nhôm và
magnesium. Đây là lý do cơ bản khiến cho các nhà thết kế do dự trong việc thay thế chất dẻo đối
với một số các bộ phận bằng kim loại bởi vì trị số lưu suất-đàn hồi thấp sẽ đặc biệt tác dụng đến
điều kiện chịu đựng lực kéo, nén, nén cong, chấn động xoắn..vv.. Nếu so sánh với độ cứng-dãn
PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

19
riêng, có nghĩa là tỉ lệ lưu suất-đàn hồi đối với tỉ trọng thì sự khác biệt giữa nhựa và kim loại
càng lớn hơn.
2.5 Những thí nghiệm với thời gian dài

nhất định cho đến khi xãy ra hiện tượng đứt, còn gọi là độ bền theo từng thời điểm.

Độ bền theo từng thời đểm được ghi lại trên biểu đồ, nếu nối những thời điểm này lại với nhau
thành một đường thẳng ta sẽ có đường ranh giới đứt theo thời gian. Hiệu ứng đứt theo từng thời
điểm trong thí nghiệm kéo với
thời gian dài

PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

20

2.5.2 Nguyên tắc cơ bản của biểu hiện biến dạng.
Một vật liệu sẽ bị thay đổi dạng khi nó chịu tác động cơ học hay chịu đựng trọng tải. Sự biến dạng
này được phân biệt gồm 3 hiện tượng cơ bản: Biến dạng -thuần đàn hồi, -đàn hồi nhờn và -nhờn .
2.5.3 Biến dạng thuần đàn hồi
Sự biến dạng nói lên rằng mổi loại vật liệu đều biểu hiện rỏ ràng biến dạng (co lại, dãn ra) theo
những quy luật nhất định. Sự biến dạng này tham dự vào từng thời điểm của sự chịu đựng của toàn
khối vất thể, nó không lệ thuộc vào thời gian tác động và có tính hoàn toàn thuận nghịch. Khi trọng
tải không còn thì sự biến dạng cũng mất đi và hoàn toàn trở lại dạng khởi đầu. Nếu xét về mặt thuần
lý thuyết thì sự biến dạng này chỉ lệ thuộc vào hiệu ứng và theo tỉ lệ thuận với hiệu ứng ( hiệu ứng
tăng gấp đôi thì sự biến dạng cũng tăng theo gấp đôi ). Người ta gọi đó là sự đàn hồi theo định luật
Hooke. Đồ thị hiệu ứng làm biến dạng là một đường thẳng, diễn tả sự lệ thuộc giữa hiệu ứng và sự
biến dạng. Trong trường hợp này tỉ lệ hiệu ứng / sự biến dạng có trị số không thay đổi và không lệ
thuộc vào thời gian (với điều kiện nhiệt độ được xác định trước).
PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

21
2.5.4 Biến dạng đàn hồi-nhờn
Khi chịu đựng trọng tải vật liệu đàn hồi-nhờn cũng thay đổi dạng, nhưng biểu hiện trái lại với
biến dạng thuần đàn hồi, không xãy ra hoàn toàn tức thì mà chậm từ từ và lệ thuộc vào yếu tố
thời gian. Sự biến dạng biểu hiện không cân đối với lực tác động. Khi lực tác động mất đi thì sự
biến dạng nhỏ dần, không trở lại dạng khởi đầu tức thì nhưng với vận tốc rất chậm cho đến khi
trở về dạng khởi đầu. Một biểu hiện biến dạng như thế được gọi là đàn hồi-nhờn hay “ đàn hồi từ
từ “. Trong trường hợp này đồ thị hiệu ứng-biến dạng không còn là đường thẳng, trị số tỉ lệ hiệu
ứng / sự biến dạng ( lưu suất đàn hồi ) thay đổi và lệ thuộc vào thời gian.

2.5.5 Biến dạng nhờn ( chảy-nhờn )


2.5.6 Sự giao thoa của các hình thức biến dạng trong thực tế.
Các hình thức biến dạng vừa trình bày ở phần trên hoàn toàn không cụ thể vào một loại vật
liệu nào mà chỉ thuần về lý thuyết của sự biến dạng. Trong thực tế các yếu tố khác như chất
liệu, nhiệt độ, vận tốc..vv..cũng tham dự đồng thời vào biểu hiện biến dạng của vật liệu và
đôi khi có tác dụng chồng tréo lên nhau ( giao thoa ). Khi chịu tác động cơ học mổi vật thể có
những biểu hiện cơ bản tuần tự như sau:
Ngay khi thời điểm chịu trọng tải sự biến dạng khởi đầu không lệ thuộc vào thời gian. Nếu trọng
tải được lấy ra ngay khi đó, thì sự biến dạng cũng hoàn toàn biến mất. Trường hợp này chỉ xãy
ra khi:
a) trọng tải nhỏ không đáng kể và
PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

22
b) thực hiện trong thời gian thật ngắn ( chịu và lấy đi trọng tải )
Tuy nhiên nếu trọng tải tác dụng với thời gian dài hơn, thì biểu hiện biến dạng sẽ gia tăng theo
thời gian, hiện tượng này có tính thuận nghịch đối với sự biến dạng đàn hồi-nhờn và nhờn, được
gọi là hiện tượng “ trườn “ đôi khi cũng còn được gọi là hiện tượng “ dòng chảy lạnh “. Dĩ nhiên
vận tốc trườn lệ thuộc vào chất liệu, nhiệt độ, trọng tải…vv… Với một thời gian tương ứng cũng
có thể xãy ra biến dạng quá nhanh và đi đến hiện tượng bứt đứt của vật thí nghiệm.
Nếu trọng tải được lấy ra khỏi trước khi xãy ra hiện tượng bứt đứt, thì ngay tức thì sự biến dạng
thuần đàn hồi sẽ dừng lại và trở lại dạng lúc khởi đầu. Trong khi đó đối với biến dạng đàn hồi-nhờn
sẽ biểu hiện tiếp tục và chậm dần cho đến khi chấm dứt tương ứng với biến dạng nhờn.

ε1 = Biến dạng thuần đàn hồi ( bất chợt )
ε2 = Biến dạng đàn hồi-nhờn/ nhờn ( từ từ )
ε3 = biến dạng trở lại thuần đàn hồi ( thật nhanh )
ε4 = biến dạng trở lại đàn hồi-nhờn ( từ từ )
ε5 = Biến dạng đứng yên.
Sự gia tăng độ dãn với yếu
tố thời gian của thí nghiệm
trườn
PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

23 Đồ thị của hiệu ứng và độ dãn lệ thuộc vào thời gian của thí nghiệm trườn

Khi quan sát đồ thị trườn qua thí nghiệm kéo người ta phân biệt được 3 vùng cơ bản khác nhau:
trườn chuyển tiếp, trườn ổn định và trườn gia tốc.
Vùng trườn chuyển tiếp: trong vùng này vận tốc trườn khởi đầu rất nhanh ( sự biến dạng gia tăng
theo thời gian ), sau đó vận tốc trườn sẽ giãm dần để bước qua
Vùng trườn cố định với vận tốc trường tương đối ổn định cho đến khi đồ thị đạt đến ranh giới
kéo chảy.
Vùng trườn gia tốc: khởi đầu sau khi qua khỏi ranh giới kéo chảy, với vận tốc trườn biến thiên rất

PDF wurde mit pdfFactory-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de

24

Biểu đồ trườn của POM trong vùng trườn ổn định, cho thấy đồ thị là đường thẳng tỉ lệ thuận với
thời gian và càng dốc đứng khi hiệu ứng càng lớn.
Định luật trườn của MARIN

εe = độ dãn đàn hồi
εp = độ dãn sơ cấp
εs = độ dãn thứ cấp
A, B, C = những hệ số lệ thuộc vào chất liệu

Giãm hiệu ứng với biến số thời gian trong thí nghiệm thư giãn

Thí nghiệm này cho thấy sự thư giãn đồng dạng với biểu hiện trườn đứng yên. Người ta có thể
tạo nên một trọng tải lớn nhất đối với thanh thí nghiệm rồi theo thời gian giãm dần trọng
tải bằng cách bỏ dần trọng lượng treo vào thân thanh thí nghiệm sao cho độ dãn khởi đầu của nó
không thay đổi, như thế sẽ tạo ra hiện tượng giãm đi hiệu ứng, biểu hiện trường vẫn duy trì trong
điều kiện mất dần trọng tải nhưng sự biến dạng vẫn không thay đổi. 2.5.7.3 Sự biến dạng trở lại ( lúc khởi đầu )
Sự biến dạng trở lại của các vật liệu kim loại xuất hiện ngay sau khi không còn chịu trọng tải.
Trên thực tế có thể nói sự biến dạng trở lại này xãy ra đồng thời khi không còn chịu trọng tải.
Trái lại đối vớ nhựa thì sự biến dạng này xãy ra chậm hơn và lệ thuộc rất nhiều vào yếu tố chất
liệu của mổi loại nhựa và đôi khi kéo dài hằng giờ đồng hồ.
Biến dạng trở lại được thực hiện bởi thí nghiệm kéo lệ thuộc thời gian theo DIN 53444