Определение прочностных свойств резин при растяжении

Для вырубки образцов из резиновых пластин применяются штанцевые ножи. Они должны иметь параллельные, остро заточенные под определенным углом лезвия. Расстояние между режущими кромками необходимо замерять с точностью до 0,01 мм с помощью оптического микроскопа или других приборов.

Схема штанцевых ножей для вырубки образцов:

а — образцы в виде лопаток;

б —кольцевые образцы.

Образцы вырубаются на прессах с рычажным или пневматическим приводом. Наибольшее распространение по­лучил привод первого типа.

Для измерения толщины образца с точностью до 0,01 мм применяется толщиномер с измерительным органом на основе индикатора часового типа. В корпусе 1 укреплены направляющие 2 подвижного стержня 4, связанного с верхней подвижной площадкой 8. Поднятие стержня 4 и соответственно площадки 8 осуществляется при воздействии на рычаг 3. Для ограничения хода стержня, равного перемещению верхней площадки, на стержне имеется фиксатор. Самопроизвольное движение стержня вниз осуществляется пружиной растяжения 9, которая одним концом прикреплена к стержню, другим к корпусу индикатора. Посредством зубцов, нанесенных на стержне, осуществляется вращение находящейся в зацеплении с ним шестерни 10 и поворот связанных с ней стрелок 5, 6 шкал с ценойделения 1 мм и 0,01 мм. Для стабилизации положения стрелки имеется компенсационный механизм 7.

Давление верхней площадки на образец при замере их

толщины не должно превышать 0,016 МПа. Оно определяется массой стержня, жесткостью пружины и площадью контакта площадки и образца.

Испытания резин проводятся на разрывных машинах с малоинерционными силоизмерителями (ГОСТ 7762—74), а также на разрывных машинах с маятниковыми силоизмерителями (РМИ-5, РМИ-60, РМИ-250). В силу надежности и простоты эксплуатации последние широко применяются при проведении учебных работ в лабораториях. Машина РМИ-60 устанавливается на пол строго вертикально. Электродвигатель и корпус заземляются. Узлы и механизмы машины монтируются на станине 1. Крепление образцов по наружным меткам осуществляется при помощи верхнего 23 и нижнего 2 зажимов. Верхний зажим связан с силоизмерительным механизмом, нижний с электродвигателем 10 через цепь 5, редуктор 9 и клиноременную передачу 11. Скорость движения нижнего зажима может варьироваться в пределах 100, 200, 500 и 1000 мм/мин изменением ступени клиноременной передачи и включением правого или левого сцепления педалями 6, 7. При испытании по ГОСТ 270—75 рекомендуемая скорость движения составляет 500 мм/мин. Холостой ход нижнего зажима обеспечивается вручную при горизонтальном положении педали 7. Пуск и остановка двигателя осуществляются нажатием кнопок магнитного пускателя 4. Автоматическое выключение предусмотрено в крайних верхнем и нижнем положениях зажимов концевыми выключателями 3. Усилие от верхнего зажима передается на маятник 18, который отклоняется при этом по дуговой шкале 22. Поступательное движение маятника преобразовывается во вращательное движение стрелки 17 по циферблату 16. Подвижная стрелка увлекает неподвижную, оставляя ее на максимальном значении нагрузки при возврате маятника после разрушения образца. Удар маятника при падении смягчается масляным демпфером 20. К маятнику подвешивается сменный груз 21. Длина рабочего участка замеряется с помощью линейки 12 по внутренним меткам на образце. Шкала линейки отградуирована в процентах и миллиметрах. На щите 15 смонтировано пишущее устройство для записи диаграммы растяжения. Недостатком машины является инерционность, вызывающая некоторое запаздывание фиксации нагрузки. Машина может иметь нагревательную и холодильную камеры.

Для испытания на разрывных машинах применяются образцы различных размеров в форме двухсторонних лопаток. Образцы вырубают из пластин резины толщиной (2±0,2) мм или (1 ±0,2) мм, получаемых при вулканизации в хромированных, пресс-формах. Перед испытанием необходимо осмотреть образцы на отсутствие пор и дефектов, пронумеровать, измерить толщины в трех точках толщиномером, зафиксировать среднее ее значение в протоколе испытаний. Затем образцы замаркировать. Метки рабочего участка с — с и наружные метки а — а наносят специальной краской с помощью штампа.

Параллельно испытываемые образцы должны различаться по толщине не более чем на 25% от минимального значения. Использование образцов меньшей ширины рекомендуется в случае более прочных резин и с повышенной способностью к ориентационному упрочнению с целью обеспечения разрыва в рабочем участке.

Разность между максимальной и минимальной толщиной образца в узкой части не должна превышать 0,1 мм.

Перед испытанием проверяют исправность разрывной машины, скорость движения нижнего зажима, точность установки стрелок на нуль. Образец закрепляют в зажимах строго по меткам так, чтобы ось образца совпадала с направлением растяжения.

Приводят в действие механизм растяжения, фиксируя нагрузки, соответствующие удлинениям 200, 300, 400% и т. д. После разрыва образца записывают значения нагрузки, соответствующие положению неподвижной стрелки и удлинения по шкале удлинений. Точность замеров в значительной мере зависит от навыка работающего. В процессе растяжения образца необходимо перемещать указатели шкалы удлинений соответственно перемещению меток. При фиксировании значений показателей шкалы, глаза должны находиться на одном уровне с делением шкалы. При разрыве образца вне рабочего участка результаты испытания не учитываются. Через одну минуту разрыва замеряется длина рабочего участка сложенного образца с точностью до 0,05 мм. От каждой пробы должно испытываться не менее пяти образцов.

На основе экспериментальных данных рассчитывают следующие показатели.

Условная прочность при растяжение f_p (в МПа):

f_p=P_p/db₀ (для образцов лопаток),

где P_p – нагрузка, при которой наступает разрыв, МН; d – среднее значение толщины образца до испытания, м; b₀ – ширина образца до испытания, м.

Относительное удлинение при разрыве ε_р (в %):

ε_р=(l_p-l₀)*100/l₀ (для образцов лопаток)_,

где l_p - расстояние между метками в момент разрыва образца, мм; l_p – расстояние между метками образца до испытания, мм.

Значения ε_р снимают со шкалы удлинений.

В качестве дополнительных показателей определяют условное и истинное напряжение при заданных (200, 300,500%) условиях, а также относительную остаточную деформацию f_ε (в МПа):

f_ε=P_ε/(db₀) (для образцов лопаток),

где P_ε – нагрузка при заданном удлинении, МПа; d – среднее значение толщины образца до испытания, м; b₀ – ширина образца до испытания, м.

Истинная прочность σ_р (в МПа):

σ_р= f_p (ε_р/100 +1).

Истинное напряжение при заданном удлинении σ_ε (в МПА):

σ_ε= f_ε (ε/100 +1),

где ε – относительное удлинение, соответствующее f_ε, %.

Остаточная деформация образца после разрыва (относительное остаточное удлинение):

θ=(l₁-l₀)*100/ l₀,

где l₁ – длина рабочего участка разрушенного образца после «отдыха», мм; l₀ – первоначальная длина рабочего участка, мм.

Результаты испытаний сопоставимы для образцов одного типа, одинаковых условий испытания и одного способа измерения.

Исходные данные, результаты замеров и расчетов заносят в протокол испытаний. Значения условной прочности и напряжений округляются до трех значащих цифр, относительного удлинения – до 10%. По средним значениям строят кривую растяжения в координатах напряжение – удлинение.

Испытание резин на сопротивление раздиру

Для испытания используют образцы с надрезами в центре внутренней стороны. Надрезы наносятся под прямым углом к плоскости образца. Толщину следует измерять до нанесения надрезов.

Образцы готовят также как в выше описанной работе. От каждой пробы должно быть испытано не менее пяти образцов.

Образец закрепляют в зажимах разрывной машины РМИ-60 так, чтобы направление осей а-а и б-б совпадало с направлением растяжения. Скорость движения нижнего зажима должна составлять 500±50 мм/мин.

Фиксируют нагрузку, соответствующую полному разрушению образца.

Сопротивление раздиру В (в кН/м) рассчитывают по формуле:

В=P/h,

Где Р – максимальное усилие, кН; h – первоначальная толщина образца, м.

Отклонение значения В от среднего арифметического не должно превышать 10%.

Образцы испытывают используя ГОСТ 262-79.