Определение характеристик свойств искожи и пленок при пространственном растяжении
Цель работы. Изучение методов и приборов для определения показателей свойств искусственных кож и пленочных материалов при пространственном растяжении.
Задания: 1. Подготовить пробы материалов к испытанию.
2. Изучить методику проведения испытаний, принцип работы устройства для пространственного растяжения пробы.
3. Изучить формулы для расчета характеристик свойств материалов при продавливании шариком.
Основные понятия
В процессе формования деталей одежды и обуви, а также при эксплуатации изделий материалы испытывают усилия, направленные перпендикулярно их поверхности, в результате чего в них возникает сложное напряженное состояние. Реакция материалов на это воздействие проявляется в виде сложной деформации, значительно отличающейся от одноосного растяжения. Так как в данном случае деформация растяжения распределяется по многим направлениям и связана с увеличением площади материала, ее называют пространственной или плоскостной.
Для характеристики поведения материала при пространственном растяжении его испытывают на продавливание шариком, сферой, тором или мембраной.
Характеристики свойств материалов при продавливании шариком. Метод продавливания шариком является разновидностью испытаний на продавливание сферой. Прочностные свойства материалов при продавливании шариком определяют для кож в соответствии с ГОСТ 938.16-70 «Кожа. Метод определения прочности кожи и лицевого слоя при продавливании шариком». Данный метод пригоден также для испытания меха, мягких искусственных кож, полимерных пленочных и других материалов.
Характеристиками свойств материалов при продавливании шариком являются:
сопротивление появлению трещин qт, даН/мм и разрывуq, даН/мм, на лицевом слое материала:
qт = Рт/h; (6.1)
q = Pр/ h, (6.2)
где Рт - усилие при появлении трещин на лицевой стороне кож, даН; Рр - усилие при разрыве материала, даН; h - толщина материала, мм;
радиальное относительное удлинение ɛт (%) при появлении трещины на лицевом слое и разрушении материала:
(6.3)
где r - радиус рабочей зоны пробы (12,5 мм); f - величина стрелы прогиба (перемещение шарика), мм, при появлении трещины на лицевой поверхности и разрушении материала;
растяжимость текстильных материалов ΔS (%):
ΔS = 13,7f - 87,5 (6.4)
Или определяют по таблице растяжимости материалов, приведенной в ГОСТ 8847-85.
где f - величина стрелы прогиба (мм), равная величине перемещения средней точки пробы к моменту разрушения относительно первоначального положения. Определяется по шкале измерения абсолютной деформации на разрывной машине.
Проведение испытаний. Перед проведением испытаний из материала выкраивают две пробы диаметром 35 мм (диаметр рабочей части 25 мм).
После кондиционирования проб измеряют толщину в средней точке с точностью до 0,01 мм. Затем проводят испытания на специальном устройстве (рис. 6.1). Прочность при продавливании шариком определяют на разрывной машине РТ-250М (см. лабораторную работу 4), зажимы которой заменены специальным приспособлением (рис. 6.1, а).
 |  |
| Рис. 6.1. Схема устройства для продавливания пробы материала шариком: а - общая схема; б - обойма; в - внешнее кольцо: 1 - пластина; 2 - отверстие; 3, 15 - соответ-ственно внешнее и внутреннее кольца; 4 - шайба трения; 5 - заплечики; 6 - проба материала; 7- шарик; 8, 17 - стержни; 9, 12— планки; 10, 14 — направляющие; 11 — винт; 13 — обойма; 16— зеркало; 18— центральное гнездо. |
Приспособление пластины 1 прикреплено к разрывной машине стержнем 17 вместо верхнего зажима. Пластина 1 через направляющие 14 связана с планкой 12. Планка 9 двумя направляющими 10 соединена с обоймой 13 и жестко укреплена на стержне 8, который устанавливают вместо нижнего зажима. В центре планки 12 имеется отверстие с винтовой резьбой, в которое ввинчивается винт 11 с шариком 7 на конце. При испытании искож используют шарик диаметром 6,5 мм, при испытании текстильных полотен - диаметром 20 мм.
Обойма 13 имеет приливы с отверстиями для направляющих 14 и центральное гнездо 18 (см. рис. 6.1 б) для установки приспособления (держателя) для закрепления проб.
Приспособление для закрепления пробы материала состоит из свинчивающихся зажимных внутреннего 15 и внешнего 3 колец. Пробу материала 6 помещают на заплечики 5 (рис. 6.1 в) внешнего кольца 3 (рис. 6.1 а), накрывают шайбой трения 4 и закрепляют, ввинчивая внутреннее кольцо 15 с помощью специального ключа, вставляемого в отверстие 2. После помещения держателя пробы в гнездо 18 обоймы его поворачивают на угол 90°.
При этом выступы внешнего кольца входят в кольцевую проточку гнезда обоймы и надежно фиксируют держатель в приспособлении. На одной из направляющих 14 над внутренним кольцом установлено зеркало 16 для наблюдений за моментом появления трещины и разрывом пробы.
Пробу материала закрепляют в держателе лицевой стороной наружу. Измерительную стрелку по шкале силы и удлинения устанавливают на ноль. Предел измерения нагрузки на разрывной машине 100 даН, задают скорость движения нижнего зажима 100±20 мм/мин. После включения разрывной машины наблюдают за показателями силы и удлинения в момент образования трещин или прорыва пробы.
За результат сопротивления разрыву и появлению трещин на лицевой стороне, а также деформации проб при растяжении принимают среднее арифметическое результатов испытания проб материалов. Результаты заносят в табличную форму 6.1.
Форма 6.1
| Мате риал | Номер образца | h, мм | РT, даН | Рр, даН | f, мм | ΔS, % | ɛТ, % | ɛр, % | qт, даН/мм | q, даН/мм |
Вывод: Оценить соответствие испытываемого материала нормативным требованиям стандартов, и определить области его применения.
Вопросы для самоподготовки
1. Какой формы и размера пробы материалов используют для проведения эксперимента?
2. Как работает устройство для испытания материалов при пространственном растяжении искож и пленочных материалов?
3. Какова методика испытания на характеристики пространственного растяжения?
4. Какие показатели характеризуют свойства материалов при продавливании шариком, и по каким формулам они рассчитываются?
Лабораторная работа 7