Действия по проверке прочности резины на разрыв

1. Введение

1.1 Обзор важности испытаний резины на разрыв

Важным инструментом для оценки способности резинового материала противостоять трещинам при разрыве является испытание резины на разрыв. Наибольшая сила растяжения, которую резиновый материал может выдержать на единицу ширины при растяжении и разрыве, называется прочностью на разрыв. Чтобы убедиться, что резиновые изделия надежны и достаточно прочны для повседневного использования, необходимо провести тестирование. Например, высокая прочность на разрыв необходима для долгосрочного стабильного функционирования резиновых изделий, таких как шины, морские котики, шланги и т. д. Кроме того, производители резины могут усовершенствовать свои производственные процедуры и формулы с помощью испытаний на прочность на разрыв, что повысит качество их продукции и их способность конкурировать на рынке.

1.2 Стандарты испытаний и их роль в контроле качества резиновых изделий

Испытания на прочность резины на разрыв часто проводятся в соответствии с рядом национальных и международных стандартов, включая ASTM D624, ISO 34-1 и ISO 34-2. Чтобы гарантировать точность и воспроизводимость результатов испытаний, в этих стандартах описываются процедуры испытаний, подготовка проб, настройки испытаний и т. д. Качеством резиновой продукции можно эффективно управлять, придерживаясь этих критериев испытаний.

В процессе контроля качества резиновых изделий испытания на прочность на раздир играют следующие роли:

• Оценка качества: можно провести тестирование, чтобы определить, соответствует ли резиновый материал определенным стандартам производительности.
• Мониторинг процесса. Для раннего выявления проблем и принятия соответствующих мер регулярные испытания на прочность на разрыв помогают отслеживать изменения качества в ходе производственного процесса.
• Характеристики продукта можно повысить за счет оптимизации рецептуры резиновых изделий и производственных процедур на основе результатов испытаний.
• Соблюдайте правила. Чтобы свести к минимуму юридические риски, возникающие из-за проблем, связанных с качеством, убедитесь, что резиновые изделия соответствуют применимым отраслевым стандартам и нормативным требованиям.

2. Введение в метод испытания прочности на разрыв.

2.1 Распространенные стандарты испытаний на прочность на разрыв (например, ASTM D624, ISO 34 и т. д.)

Испытание на прочность на разрыв соответствует ряду национальных и международных стандартов, которые предлагают единые протоколы и спецификации испытаний, чтобы гарантировать точность и последовательность результатов испытаний.

Вот некоторые часто используемые стандарты испытаний на прочность на разрыв:

• Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) создало ASTM D624 в качестве стандарта для оценки прочности на разрыв термопластичных и резиновых эластомеров. Тест на разрыв под прямым углом (угловой разрыв) и тест на разрыв брюк (разрыв языка) являются двумя основными процедурами испытаний, которые указаны.
• ISO 34: Международная организация по стандартизации (ISO) разработала серию стандартов ISO 34, в которую входят ISO 34-1 и ISO 34-2, которые обозначают испытание на разрыв брюк и испытание на разрыв под прямым углом соответственно. . Эти стандарты охватывают различные виды резиновых материалов.
• Подобно ISO 34, китайский национальный стандарт GB/T 16535 описывает процедуру испытания резиновых изделий на разрыв.

2.2 Основные принципы и характеристики методов испытаний

Основная идея испытания на прочность на разрыв заключается в разрыве образца резины путем приложения растягивающего усилия через определенную форму образца и испытательное устройство до тех пор, пока образец не разорвется. Для определения прочности на разрыв отмечают наибольшую силу, возникшую при испытании во время разрыва, и делят ее на толщину и ширину образца.

Два основных метода тестирования и их атрибуты следующие:

Тест на распространение трещин:

• Концепция: Образец имеет форму прямого угла, испытательное усилие прикладывается вдоль длинной стороны образца, а разрыв начинается в вершине прямого угла.
• Особенности: Процедура испытаний подходит для оценки сопротивления раздиру материалов при наличии трещин, поскольку она воспроизводит типичные условия развития трещин в реальных условиях.

Тест на слезоточивость языка:

• Образец имеет форму штанов, разрыв начинается у штанины и поднимается вверх вдоль штанины.
• Особенности: Для моделирования поведения материала при вертикальном растяжении испытательная сила прикладывается перпендикулярно длинной стороне образца.

3. Подготовка проб

3.1 Требования к размеру и форме образца

Размеры и форма образца имеют важное значение для точности испытания на прочность на раздир. Размеры и форма образца будут варьироваться в зависимости от стандарта испытаний, но в целом применяются следующие требования:

1. Размер: Ширина и толщина образца должны соответствовать определенным правилам. Например, стандарты ASTM D624 и ISO 34 часто требуют, чтобы образец имел минимальную ширину 25 мм, а толщина определялась на основе свойств материала.
2. Форма: При проектировании образца должна учитываться процедура испытания. Образец для испытания на разрыв под прямым углом часто имеет форму прямого угла, причем разрыв начинается в вершине прямого угла; напротив, образец для испытания на разрыв в форме брюк должен иметь форму брюк, чтобы имитировать распространение трещин, которое происходит во время реального процесса разрыва.

3.2 Процесс подготовки проб и меры предосторожности

Процесс подготовки пробы требует точного контроля для обеспечения единообразия и репрезентативности пробы:

• Резка: Чтобы гарантировать, что размер и форма образцов соответствуют требуемым стандартам, подготавливайте их с использованием специальных режущих инструментов или форм.
• Удаление заусенцев: Чтобы сгладить края и предотвратить влияние заусенцев образца на результаты испытаний, заусенцы необходимо удалить.
• Предотвратите повреждение: на этапе подготовки следует избегать появления царапин и других изменений образца.
• Маркировка: Чтобы гарантировать единообразие во время испытаний, отметьте начальную точку разрыва образца.

3.3 Хранение проб и предварительная обработка

Консервация и предварительная обработка образцов имеют решающее значение для поддержания стабильности их рабочих характеристик:

• Хранение: Чтобы защитить образцы от влаги и колебаний температуры, храните их в сухом и защищенном от света месте.
• Предварительная обработка: Чтобы уменьшить влияние переменных окружающей среды на результаты испытаний, образец, возможно, придется пройти определенную предварительную обработку, например, балансировку при определенных условиях температуры и влажности, в зависимости от свойств материала и требований стандартов испытаний.
• Очистка: Чтобы предотвратить влияние на результаты испытаний, перед тестированием поверхность образца следует очистить от пыли и масла.
• Испытание на старение. Чтобы оценить характеристики материала на разрыв в определенных условиях, может потребоваться испытание на старение, которое включает в себя воздействие на образец условий окружающей среды, которые могут возникнуть при реальном использовании.

4. Этапы испытания на прочность на разрыв

4.1 Тестовое устройство

Испытание прочности на разрыв обычно требует использования специализированной машины для испытания на растяжение.

Выбор и установка машины для испытания на растяжение:

1. Выбор функции: устойчивая скорость растяжения, достаточная точность измерения силы и способность проводить испытания на прочность на разрыв — все это должно быть характеристиками выбранного устройства для испытания на растяжение.
2. Чтобы убедиться, что максимальная нагрузка испытательной машины превышает максимальную силу разрыва, которая может возникнуть во время испытания, выберите правильную мощность испытательной машины, исходя из ожидаемой прочности резинового материала на разрыв.
3. Требования к точности: Чтобы гарантировать точность результатов испытаний, измерения силы и смещения испытательного устройства должны соответствовать соответствующим стандартам.
4. Система управления: Компьютерные системы управления, которые автоматически записывают и анализируют данные, часто встречаются в современных устройствах для испытаний на растяжение.
5. Требования к установке: Чтобы гарантировать горизонтальность и устойчивость испытательного оборудования и предотвратить влияние на результаты испытаний из-за неправильной установки, устанавливайте в соответствии с инструкцией производителя.

Светильники и их установка

• Тип захвата: В зависимости от типа испытания на разрыв (например, разрыв под прямым углом или разрыв брюк) выберите подходящий захват.
• Усилие зажима: Зажим должен быть достаточно прочным, чтобы надежно удерживать образец, не причиняя ему вреда или деформации.
• Место установки: Чтобы гарантировать параллельность и центрирование образца во время испытания, зажим необходимо разместить в правильном месте на испытательном устройстве.
• Простота эксплуатации: приспособление должно быть простым в использовании, быстро зажимать и освобождать образец, а также повышать эффективность испытания.
• Осмотр и техническое обслуживание: убедитесь, что приспособление работает правильно, регулярно проверяя его состояние. При необходимости замените или проведите техническое обслуживание.

4.2 Подготовка перед испытанием

Измерение размера выборки

Измерьте ширину образца штангенциркулем или другим точным измерительным инструментом, чтобы убедиться, что он соответствует стандартам. Для повышения точности измерения образца часто проводятся во многих точках и усредняются.

• Измерение толщины: Для измерения толщины можно использовать микрометр или другой высокоточный измерительный прибор. Чтобы гарантировать репрезентативность данных, измерения толщины следует проводить в нескольких местах образца.
• Соберите информацию: проведите точные измерения, которые будут использоваться для определения прочности на разрыв.

Определение положения зажима образца

1. Расположение точки зажима: выберите место зажима образца в зависимости от типа испытания на разрыв (разрыв в форме брюк или разрыв под прямым углом). Убедитесь, что точка зажима находится достаточно далеко от места начала разрыва, что позволяет перелому распространиться.
2. Регулировка центрирования. Чтобы избежать ошибок при испытаниях, вызванных эксцентричной нагрузкой, отцентрируйте образец внутри приспособления, отрегулировав приспособление.
3. Сила зажима: убедитесь, что зажим прилагает к образцу умеренное усилие. Он не может быть слишком свободным, чтобы семпл не соскальзывал, или слишком тугим, чтобы семпл искажался.
4. Отметьте начало: чтобы точно отслеживать распространение трещины во время испытания, четко отметьте начальное положение образца для разрыва.

4.3 Процесс тестирования

Выбор скорости загрузки

1. Стандартные правила: Требования к скорости загрузки могут различаться в зависимости от стандартов испытаний. Например, чтобы гарантировать единообразные условия испытаний, стандарты ISO 34-1 и ASTM D624 иногда предписывают определенную скорость загрузки.
2. Настройки оборудования: Отрегулируйте скорость нагрузки машины для испытаний на растяжение в соответствии с предписанными инструкциями. Современные испытательные устройства часто обеспечивают ввод данных пользователем и контроль скорости загрузки через программный интерфейс.
3. Стабильность. Чтобы избежать ошибок при тестировании, вызванных изменениями скорости, убедитесь, что скорость загрузки остается постоянной во время теста.
4. Наблюдение и регистрация данных процесса разрыва
5. Визуальное наблюдение: оператор должен внимательно следить за процессом разрыва образца и обращать внимание на происхождение и направление роста трещины.
6. Сбор данных. Запишите важную информацию о процессе разрыва, такую ​​как максимальная сила отрыва и любые изменения значения силы, используя систему сбора данных, поставляемую в комплекте с испытательным оборудованием.
7. Автоматическая запись. Многие современные испытательные устройства имеют возможность автоматически записывать и сохранять данные для последующего анализа во время проведения испытаний.
8. Запись вручную. В качестве метода резервного копирования и проверки данных операторы должны также использовать запись вручную в дополнение к системе автоматической записи.
9. Завершение испытания: Чтобы гарантировать безопасность и точно зафиксировать окончательные результаты, испытательная машина должна прекратить нагрузку, как только образец будет полностью разорван или достигнет заранее определенных требований по завершению испытания.

5. Анализ влияющих факторов

5.1 Влияние состава материала на прочность на разрыв

Одним из основных элементов, влияющих на прочность резины на разрыв, является состав материала. Молекулярные структуры и характеристики различных материалов резиновой основы (натурального каучука, бутадиен-стирольного каучука, нитрильного каучука и др.) различаются, что влияет на прочность на разрыв:

Тип каучука. Молекулярный вес и структура цепей различных видов каучука оказывают непосредственное влияние на прочность на разрыв.

Наполнители. Хотя добавление наполнителей, таких как карбонат кальция, технический углерод, белый технический углерод и других, может значительно повысить прочность резины на разрыв, делать это в ущерб производительности обработки не рекомендуется.

Система вулканизации: Плотность сшивки резины зависит от типа и количества вулканизирующего агента и ускорителя, что, в свою очередь, влияет на прочность на разрыв.

Пластификаторы и смягчители. Хотя эти химикаты могут повысить гибкость резины, слишком большое их количество может ослабить ее способность к разрыву.

Антиоксиданты и стабилизаторы используются для продления срока службы резины, однако они также могут косвенно влиять на прочность на разрыв.

5.2 Влияние процесса подготовки на прочность на разрыв

Смешивание: Неправильное смешивание может привести к неравномерному распределению добавок, что снизит прочность на разрыв.

Условия вулканизации: Неадекватное управление температурой, продолжительностью и давлением вулканизации может изменить степень сшивания резины, что, в свою очередь, может изменить прочность на разрыв.

Методы обработки: На ориентацию и расположение молекулярных цепей каучука влияют методы обработки, включая экструзию и каландрирование, что, в свою очередь, влияет на характеристики разрыва.

Постобработка: резину можно укрепить изнутри и повысить ее прочность на разрыв с помощью методов постобработки, включая растяжение, термообработку и придание формы.

5.3 Влияние дефектов образца на прочность на раздир

• Дефекты поверхности: Дефекты поверхности, такие как пузыри, трещины, царапины и т. д., приведут к образованию трещин и снижению прочности на разрыв.
• Внутренние дефекты: во время процесса разрывания внутренние дефекты, включая включения, отверстия и неравномерные сшитые структуры, будут влиять на передачу напряжения.
• Подготовка образца. Неправильная техника резки образца может повредить его и повлиять на результаты испытаний.
• Переменные окружающей среды: во время подготовки, хранения и тестирования образцов факторы окружающей среды (такие как температура и влажность) потенциально могут изменить характеристики материала и повлиять на прочность на разрыв.

6. Интерпретация и применение результатов испытаний

6.1 Анализ и оценка результатов испытаний на прочность на разрыв

Важным компонентом оценки характеристик резиновых материалов является изучение и интерпретация результатов испытаний на прочность на разрыв.

Сравнение результатов. Чтобы определить, удовлетворяет ли материал критериям эффективности для конкретного применения, сравните результаты испытаний с историческими данными, стандартными требованиями или другими качествами материала.

Тенденции производительности. Изучите, как результаты испытаний меняются с течением времени, чтобы выявить области для развития или возможные проблемы с характеристиками материала.

Контроль качества: на протяжении всего производственного процесса используйте результаты испытаний для контроля процесса и обеспечения качества, чтобы убедиться, что товары соответствуют заранее определенным критериям производительности.

Анализ отказов. Изучите потенциальные причины неудовлетворительных характеристик материала, такие как дефекты образца, метода подготовки или состава материала, когда он не достигает желаемой прочности на разрыв.

Предлагайте методы улучшения характеристик материалов, такие как изменение формул или оптимизация процедур, в свете результатов испытаний и анализа.

6.2 Применение прочности на раздир при проектировании резиновых изделий

Одним из наиболее важных показателей производительности в процессе проектирования резиновых изделий является прочность на разрыв. Среди его применений:

• Разработка спецификации продукта: с учетом требований применения и предполагаемой рабочей среды, критерии расчета прочности резиновых изделий на разрыв.
• Выбор правильного резинового материала имеет важное значение для обеспечения надежности и долговечности продукта при его реальном использовании.
• Структурное проектирование. Примите во внимание, как прочность продукта на разрыв повлияет на проектирование ребер жесткости и обработку швов на этапе проектирования продукта.
• Оптимизация производительности: используйте результаты испытаний на прочность на разрыв для принятия решений по проектированию продукта, которые улучшат общие характеристики продукта и устойчивость к разрушению.
• Оценка безопасности. Прочность на разрыв является важнейшим критерием оценки безопасности продукции в областях, связанных с безопасностью, таких как шины, уплотнения и т. д.
• Прогноз срока службы. Прочность резиновых изделий на разрыв и срок службы тесно взаимосвязаны, а срок службы изделия можно оценить посредством испытаний.
• Рыночная конкурентоспособность. Поскольку продукты с высокой прочностью на разрыв могут обеспечивать более высокие гарантии производительности, они обычно более конкурентоспособны на рынке.