آزمون‌های فوم صندلی خودرو

آزمونهای انجام شده بر روی فومهای پلی اورتان برای تعیین خواص فیزیکی آنها از آزمایشگاهی به آزمایشگاه دیگر یا از یک ماشین به ماشین دیگر تغییرات زیادی را متحمل شده و اغلب دارای تکرارپذیری بالایی نیستند. خطاهایی از 10 تا 30 درصد در رویه‌های آزمون عادی بشمار می‌آید و بسیاری از این خطاها نتیجه برنامه ریزی ضعیف آزمون یا روش ارائه نتایج هستند. برای مثال مقایسه‌های بین آزمایشگاهی آزمون IFD یا خستگی خمشی[1] تفاوتهای وسیعی در نتایج را نشان می‌دهند. در نوشتار کوتاه زیر برخی آزمونهای انجام شده بر روی فوم معرفی شده‌اند. دو منبع مورداستفاده در استخراج این مطالب عبارتند از:

چگالی فوم

چگالی فوم‌های معمولی عددی بین 12.8 تا 40 کیلوگرم بر مترمکعب است. برای محاسبه چگالی وزن نمونه را بر حجم آن تقسیم می‌کنند. هرچه اندازه نمونه مورد استفاده برای اندازه‌گیری چگالی بزرگتر باشد، خطای اندازه‌گیری کوچکتر خواهد بود. تلرانس قابل قبول برای چگالی معمولا مثبت و منفی 1.6 کیلوگرم بر مترمکعب در نظر گرفته می‌شود. یکی از خواصی که مستقیما از چگالی تاثیر می‌پذیرد قابلیت دوام[2] فوم است. عمده‌ترین موضوع مرتبط با قابلیت دوام، کاهش خاصیت تحمل بار یا نرم شدن فوم در حین استفاده است. این خاصیت معمولا خستگی خمشی یا صرفا خستگی نامیده می‌شود. بطور کلی می‌توان گفت با کاهش چگالی فومهای معمولی پر نشده، تمایل به خستگی افزایش می‌یابد. مطابق تجارب کمیته‌های کاری انجمن فومهای پلی اورتانی آمریکا، فومهای پلی اورتان با چگالی 1.8 پاوند بر فوت مکعب (28.8 کیلوگرم بر مترمکعب) یا بالاتر در کاربردهای صندلی خودرو عملکرد بهتری نسبت به فومهایی با چگالی پلیمری کمتر دارند[3].

استحکام کششی

استحکام کششی[4] با استفاده از روش تصریح شده در استاندارد ASTM D3571 اندازه‌گیری می‌شود. معمولا استحکام کششی بالاتر از 55.2 کیلوپاسکال (8 psi) پذیرفتنی است. استحکام کششی به تنهایی نمی‌تواند ملاک رد یا قبول محموله‌های فوم باشد. تغییر استحکام کششی از یک محموله به محموله دیگر شاخص بهتری برای شناسایی مسایل بالقوه است. اگر تغییرات قابل ملاحظه‌ای در میزان استحکام کششی روی دهد تامین کننده باید مطلع شده و مابقی خواص فیزیکی یا روشهای آزمون در محموله فوم مورد سوال باید دوباره چک شود. تغییرات بزرگ در استحکام کششی می تواند نشانه‌ای از تغییرات در سایر خواص فیزیکی باشد.

مقاومت پارگی

مقاومت در برابر پارگی[5] با استفاده از روش تصریح شده در استاندارد ASTM D-3574 سنجیده می‌شود. مقاومت پارگی قابل قبول ازتقریبا 1 پاوند بر اینچ شروع می‌شود. کمتر از این مقدار مشکلاتی در حمل و نقل فوم در کارخانه و نیز پیرامون سوراخهای ایجاد شد در فوم پدید خواهد آورد. همانند استحکام کششی، تغییرات مشهود در مقاومت پارگی از محموله‌ای به محموله دیگر می‌تواند نشانی از وجود مشکل در خط تولید فوم باشد.

افزایش طول

افزایش طول در هنگام گسیختگی[6] با استفاده ازروش تصریح شده در استاندارد ASTM D-3574 اندازه‌گیری می‌شود. معمولا افزایش طول 100 درصد مقداری پذیرفتنی است. کمتر از این مقدار می‌تواند باعث افزایش احتمال پارگی فوم در هنگام استفاده شود.

آزمون IFD و ILD

استحکام نشیمن صندلی خودرو توسط یک خاصیت فیزیکی به نام تغییرشکل در اثر نیروی فرورونده[7] (IFD یا  ILD) سنجیده می‌شود. این خاصیت به صورت نیروی لازم برای ایجاد فرورفتگی به میزان معین در نمونه فوم تعریف می‌گردد و توسط یک ماشین تست فشار انجام می‌شود که پاشنه‌ای گرد یا مستطیلی را بر فوم می‌فشارد. آزمون‌های فوم معمولا چندین بار روی قسمت میانی و پشت صندلی تکرار می‌شوند تا استحکام فوم در سراسر مجموعه صندلی سنجیده شود. بنابراین در هنگام خرید تجهیزات آزمون بایستی به عامل بازدهی آزمون توجه نمود.

طبق استاندارد ASTM، کمیت IFD به صورت نیروی لازم برحسب پاوند برای فروبردن یک کفشک گرد با مساحت 50 اینچ مربع در یک نمونه فوم به میزان درصد معینی از ضخامت کل نمونه تعریف می‌شود. کمیت IFD باید همواره بصورت مقدار نیرو برحسب پاوند دریک درصد تغییرشکل مشخص در نمونه‌ای از فوم با ارتفاع معین گزارش شود. برای مثال 25 pounds/ 50 in² در 25 درصد تغیرشکل روی یک نمونه با ضخامت 4 اینچ بدین معناست که چنین نیرویی وقتی روی نمونه‌ای از فوم با ضخامت 4 اینچ وارد شود، باعث کاهش 25 درصد در ضخامت فوم می‌گردد. در یک نمونه فوم، IFD همگام با ضخامت افزایش می‌یابد.

آزمون هیسترزیس

آزمون هیسترزیس گزینه دیگری برای انجام آزمایش روی مقاطع میانی و پشتی فوم انعطاف‌پذیر صندلی است. این آزمون تضمینی بر این امر است که سازنده در هنگام تولید صندلی، مقدار بیش از حد لازم فوم بکار نبرده است و در عین حال استحکام فوم و راحتی مشتری را نیز می‌سنجد.

آزمون هیسترزیس نوعی آزمون تراکم مشابه IFD یا ILD است که استحکام و یکنواختی بالش‌های صندلی خودرو را اندازه می‌گیرد. این آزمون اتلاف انرژی هیسترزیس در فوم‌ها را که در حقیقت اختلاف بین انرژی بارگذاری و باربرداری است، اندازه می‌گیرد. این آزمون که چالش‌های فنی بزرگتری در بردارد از همان ماشین مورد استفاده در IFD سود می‌جوید. لیکن نیاز به تحلیل‌های کامپیوتری بیشتری دارد. نتایج این تحلیل‌ها جامعترین اطلاعات در مورد استحکام فوم را در اختیار قرار می‌دهد.

آزمون بالشتک

هنگامی که فوم به داخل قالبها ریخته شده و بالش‌های گرد صتدلی ساخته می‌شود، ممکن است حبابها و نواقص کوچکی در فوم باقی بماند. آزمون بالشتک[8] بخش مهمی از فرایند آزمایش صندلی خودرو است زیرا نواقص موجود و استحکام کناره‌ها و بازوی صندلی را کنترل می‌کند. برخی سازندگان از مقیاس‌های دستی برای آزمون بالشتک استفاده می‌کنند لیکن برای نیل به نرخ بارگذاری مناسب باید از ماشین‌های آزمون استحکام با قابلیت کنترل سرعت استفاده کرد.