Методы испытаний резины.

Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении. Метод заключается в растяжении образцов с постоянной скоростью до разрыва и измерении силы при заданных удлинениях и в момент разрыва, а также удлинения образца в момент разрыва. Данный метод позволяет определить показатели, характеризующие упруго-прочностные свойства резин при растяжении:

прочность при растяжении (условная и истинная);

относительное удлинение при разрыве;

напряжение при заданном удлинении (условное и истинное);

работу разрушения при растяжении.

Образцы для испытания должны иметь форму двухсторонней лопатки (рис. 1) со следующими геометрическими характеристиками: l₀ -расстояние между метками; l₁ -общая длина образца; l₂ - расстояние между линиями, определяющими положение большего радиуса; l₃ -длина узкой части; b₀ -ширина узкой части; b₁ -ширина широкой части; r₁ -большой радиус; r₂ -малый радиус; d -толщина (на рис. 1 не указана).

Данные размеры выбираются согласно ГОСТ 270-75. В настоящей работе используются следующие значения в мм:

l₀ = 10; l₁ = 45; l₂ = 17; l₃ = 12; b₀ = 2; b₁ = 2; d = 9.

Образец закрепляют в захватах машины по установочным меткам так, чтобы его ось совпадала с направлением растяжения, при этом расстояние между зажимами составляет 25 мм.

Испытания проводят при температуре (23 ±2)°С и скорости движения захвата (500 ± 50) мм/мин с одновременной записью диаграммы «нагрузкаудлинение»; параметры, характеризующие упруго-прочностные свойства, рассчитывают по формулам, приведенным ниже.

Условная прочность

(1)

где P_p - сила, вызывающая разрыв образца, d - среднее значение толщины образца до испытания, b₀ - ширина образца до испытания.

Относительное удлинение при разрыве образцов

(2)

где l_p - расстояние между метками в момент разрыва образца; l₀ - расстояние между метками образца до испытания.

Условное напряжение при заданном удлинении образцов лопаток

(3)

где P_e - сила при заданном удлинении; d - среднее значение толщины образца до испытания; b₀ - ширина образца до испытания.

Истинное напряжение при заданном удлинении образцов лопаток

(4)

где f_e - условное напряжение при заданном удлинении; e_e - заданное удлинение, %.

Истинная прочность

(5)

где f_p - условная прочность; e₀ - относительное удлинение, вычисляемое по формуле (2).

Удельная работа разрушения

(6)

где S₀= hb₀ - сечение образца; h - средняя толщина образца до испытания; P_e1 - сила при

e₁ = 100 %; n -количество измерений силы; P_ei, e_i - сила и удлинение, e_i =i× 100 %; P_n, e_n - сила и удлинение в предпоследней точке; P_p, e_p - сила и удлинение при разрыве.

Метод определения сопротивления резины раздиру. Эти методы основаны на представлении о раздире как о разрушении резины на участках локальной концентрации напряжений, вызванной надрезом, проколом или сложной формой резинового изделия (образца). Единственно выдвигаемым специфическим для испытания на раздирметодическим требованием является наличие на образце участка концентрации напряжений.

Данный метод предусматривает определение удельной энергий раздира резины в условиях постоянной заданной средней скорости раздирания.

Образец имеет форму прямоугольной полоски (рис. 2) с геометрическими характеристиками: l - общая длина (120 мм); 2d - ширина (14 мм); С - длина надреза (40 мм); h - толщина (до 3, 5 мм).

Рис. 2. Форма образца для испытания на раздир

Толщину образца измеряют вдоль большой оси с точностью до 0, 01 мм в трех местах рабочего участка, расположенного непосредственно за разрезанной частью образца. Образец надрезают ножом, установленным на нужную глубину. Примерно последний миллиметр разреза должен выполняться с помощью бритвенного лезвия или острого ножа без зазубрин.

Части образца со стороны разреза, не превышающие но длине 15 мм, закрепляют в зажимах машины без перекоса и раздирают образец по рабочему участку со скоростью 100 или 500 мм/мин с одновременной записью диаграммы «нагрузкавремя» (см. рис. 2).

Удельную энергию раздира определяют по среднему значению усилия раздира Р, которое должно быть приложено к концам образца для того, чтобы обеспечить его раздирание с постоянной скоростью, и вычисляют по формуле

T_s = F/d, (7)

где F - среднее по медиане значение силы Р, определяемое по диаграмме «нагрузка-время»; d - толщина образца.

Величина Т_s рассчитывается и записывается с точностью до 1 кН/м.

За результат испытания принимают среднее арифметическое показателей испытаний всех образцов одного типа и указывают скорость, характер раздирания и температуру испытания.

Обработка результатов измерений. Медианой m называют величину, получаемую на основании ряда измеренных значений, расположенных в порядке возрастания. При этом если их число нечетное, то за медиану принимается величина, соответствующая середине ряда, а если четноесреднее арифметическое значений двух средних членов ряда. Например, m = 19 для ряда {23, 22, 19, 17, 15} и m = 18 для ряда {23, 22, 19, 17, 15, 14}.

Результаты испытаний сопоставимы только на образцах одного типа, одной толщины, заготовленных одним способом и испытуемых в одинаковых условиях (температура, скорость).

За результат испытаний принимают среднее арифметическое показателей всех испытанных образцов одного вида. Если результаты испытаний отклоняются от средней величины более, чем на 10 %, то их не учитывают и среднее арифметическое вычисляют из оставшихся образцов, число которых должно быть не менее трех. Если после обработки результатов осталось менее трех образцов, испытание следует повторить.

При вычислении средней по медиане силы в (7) по диаграмме раздира различают три случая:

а) существует единственный пик; за медиану принимается его значение;

б) существует меньше 5 пиков; медиана вычисляется обычным способом;

в) количество пиков от 5 до 20; медиана вычисляется по 80 % пиковых значений на всей кривой.

Используемое оборудование и программное обеспечение:

1. Испытательная машина INSTRON 3365

2. ПО для INSTRON 3365

3. Штамп для вырубки образцов

4. Электронный толщиномер

5. Микроскоп

6. Лезвие

7. Нож

8. Ножницы

9. Держатели

Порядок выполнения работы:

1. Одноосное растяжение.

1.1. Вырубить образцы в форме лопатки (не менее 5 шт.).

1.2. Измерить толщину образцов.

1.3. Провести испытания образцов на машине «Инстрон 3365» до разрушения.

1.4. Обработать диаграммы «нагрузкаудлинение».

1.5. Рассчитать характеристики в соответствии с формулами (1)(6)

1.6. Занести результаты в таблицу.

2. Раздир

2.1. Вырезать образцы (не менее 5 шт.).

2.2. Выполнить надрез.

2.3. Измерить толщину образца на рабочем участке.

2.4. Выполнить испытания на раздир (не менее 5 шт).

2.5. Обработать диаграммы «нагрузкавремя»; определить значения F.

2.6. Рассчитать удельную энергию раздира согласно формуле (7).

3. Заполнить таблицу: