橡胶中蠕变试验检测方案(万能试验机)

ApplicationNo.i272News岛津SHIMADZU用户服务热线电话： 800-810-0439第一版发行日：2019年11月400-650-0439 精密万能试验机 (JIS K 6273) 橡胶材料具有伸缩性、弹性等机械特性，是与我们生活密切相关的原材料，广泛用于各种工业零件和生活用品，发挥防震、缓冲等作用。合成橡胶，作为主要的橡胶材料，也按不同用途开发出了具有各种特性的产品。因此，对橡胶材料机械特性的评估至关重要。 其中一个需要评估的机械特性就是蠕变性能。蠕变是一种持续施加负载后，样品逐渐变形的现象，在长时间使用的工业零件上，蠕变会导致很多问题。因此，从橡胶材料的用途与使用寿命综合考虑，需要选择合适的材质，并在开发设计阶段就需要掌握橡胶材料的蠕变性能。 本文介绍了一个示例，对氯丁橡胶进行了拉伸试验。该橡胶应用广泛，具有优良的耐候性、耐油性和耐热性。作为代表性的合成橡胶，评估了其蠕变特性。 本试验参考标准 JIS K 6273 (加硫橡胶及热塑性橡胶-拉伸永久变形、延伸率及蠕变率的测试方法)进行，使用岛津精密试式机 Autograph AGX-V系列。与旧机型相比，本设备的载荷保持性能更优，适用于蠕变试验。 C. Oya |恒定负载拉伸永久变形试验(JISK 6273) 表1所所为JIS K 6273 的6.5试目项目计算公式，图1为蠕变试验的负载模式。本试验中对图1所示A~◎刻度间距离进行测量，计算出恒定负载延伸率、蠕变率以及恒定负载拉伸永久变形。 表1 JIS K 6273的6.5试验项目的计算公式 计算公式 恒定负载延伸率E2(%) Ez=(L3-Lo)/L，×100 蠕变率E(%) E=(L4-L)/(L-Lo)×100 恒定负载拉伸永久变形E4(%) E4=(Ls-Lo)/Lo×100 (备注) Lo(mm)：试前前刻度间距离 Ls(mm)：加负载的时间点过了30秒后(④)的刻度间距离 La(mm)：加负载的时间点过了60分钟后()的刻度间距离Ls(mm)：在测定长度L4后，将试样从试验装置上卸下，使其收缩过10分钟后(C)的刻度间距离 A：加负载后过30秒的时间点 B：加负载后过60分钟的时间点 ◎：将试样从试验装置上卸下后过10分钟的时间点 图1试验的加载模式 样品 表2所示为试样信息，图2为试样形状，图3为试验情况。试样形状依据 JIS K 6273。 表2试样信息 图2试样形状 图3试验的情况 试验条件和装置 本试验中图1的试验加载模式使用 TRAPEZIUMX-V的控制软件进行控制。表3所示为试验条件，图4为TRAPEZIUMX-V的操作画面(控制试验)，表4为 TRAPEZIUMX-V 操作画面区域的说明。通过控制试验软件可以将试验条件分步，自由设定试验内容。 表3试验条件 试验装置 岛津精密青验机Autograph AGX-10 kNV 载荷传感器 1 kN 试验夹具 气动平面夹具+单锉纹夹齿 引伸计 非接触式引伸计 软件 TRAPEZIUMX-V控制模块 图4 TRAPEZIUMX-V的操作画面(控制试式) (备注)图中A、卧、◎对应图1中的试验负载模式 另外，本试验中L5也为自动测定，因此在不取下试样的情况下计算出了试验力变为0.1N 后过了10分钟之后的刻度间距离。 表4 TRAPEZIUMX-V操作面面区域说明 区域1 以100 mm/min速度加载至2.5 N/mm 区域2 试验力保持30秒后，取得位移(L) 区域3 试验力保持3600秒后， 取得位移(L) 区域4 以0.500 N/sec 条件卸载至0.1 N 区域5 试验力保持600秒后，取得位移(L，) |结果 表5所示为试验结果，图5为应力一位移图，图6为应力一时间图。从图5可以发现，在试验力保持期间变形在不断进行，发生了蠕变现象。另外，图6中可以发现从应变控制切换到试验力保持(区域1到区域2)的过程很顺畅，应力保持也充分满足标准中要求的±0.1 Mpa。 表5试验结果 Lo (mm) 90.2 L： (mm) 190.5 L4 (mm) 199.7 (mm) 93.3 恒定负载延伸率E， (%) 111.1 蠕变率E、 (%) 9.3 恒定负载拉伸永久E (%) 13.4 图5应力-位移图 图6应力-时间图 结论 在软质橡胶材料的蠕变试验中，由于橡胶材料容易变形，因此使用以往的设备测试时，在试验力保持开始点容易出现试验力大幅下降的情况。本次使用的岛津精密试验机 Autograph AGX-V载荷保持性能有很大提升，橡胶材料的蠕变试验也能够如标准要求一样实施。使用 TRAPEZIUMX-V软件，再搭载控制模块的话，除了单纯的拉伸试验和压缩试验以外，还可以进行加载、卸载、保持等各种模式的试验。岛津精密试验机 Autograph AGX-V， 可按照 JIS K6273标准要求，测试橡胶材料的蠕变性能。 AGX 和 TRAPEZIUM 是岛津制作所株式会社在日本和其他国家的商标。 岛津应用云 ( 免责声明： ) ( 岛津企业管理(中国)有限公司岛津(香港)有限公司 ) ( http：//www.shimadzu.com.cn ) ( *本资料未经许可不得擅自修改、转载、销售； ) ( *本资料中的所有信息仅供参考，不予任何保证。 ) ( 如有变动，恕不另行通知。 ) 橡胶材料具有伸缩性、弹性等机械特性，是与我们生活密切相关的原材料，广泛用于各种工业零件和生活用品，发挥防震、缓冲等作用。合成橡胶，作为主要的橡胶材料，也按不同用途开发出了具有各种特性的产品。因此，对橡胶材料机械特性的评估至关重要。其中一个需要评估的机械特性就是蠕变性能。蠕变是一种持续施加负载后，样品逐渐变形的现象，在长时间使用的工业零件上，蠕变会导致很多问题。因此，从橡胶材料的用途与使用寿命综合考虑，需要选择合适的材质，并在开发设计阶段就需要掌握橡胶材料的蠕变性能。本文介绍了一个示例，对氯丁橡胶进行了拉伸试验。该橡胶应用广泛，具有优良的耐候性、耐油性和耐热性。作为代表性的合成橡胶，评估了其蠕变特性。本试验参考标准JIS K 6273（加硫橡胶及热塑性橡胶-拉伸永久变形、延伸率及蠕变率的测试方法）进行，使用岛津精密试验机Autograph AGX-V系列。与旧机型相比，本设备的载荷保持性能更优，适用于蠕变试验。