Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении

Сущность метода заключается в растяжении образцов с постоянной скоростью до разрыва и измерении силы при заданных удлинениях и в момент разрыва и удлинения образца в момент разрыва.

Образцы для испытания должны иметь форму двусторонней лопатки или кольца.

Форма и размеры образцов двусторонних лопаток должны соответствовать рисунку 2.2.

Рисунок 2.2. - Двустороняя лопатка Прибор для проведения испытаний.

Машина для испытания представлена на рисунке 2.3 Разрывная машина должна обеспечивать измерение силы при заданных удлинениях и в момент разрыва с погрешностью измерения силы при прямом ходе (нагружении) не более ±1% от измеряемой силы. Скорость движения активного захвата (500±50) и (1000±50) мм/мин;

Рисунок 2.3 - Разрывная машина РМИ-60.

1- станина; 2 - зажимы; 3 - концевые выключатели; 4-магнитный пускатель; 5-цепь; 6,7 - педали; 8 - указатель скорости; 9 - редуктор; 10 - электродвигатель; 11 - клиноременная передача; 12 - линейка; 13 - механизм подачи бумаги; 14 - каретка; 15 - щит; 16 - циферблат; 17 - стрелка; 18 -маятник; 19 - рычаг; 20 - масляный демпфер; 21 - сменный груз; 22 - дуговая шкала.

Образцы вырубаются штанцевыми ножами на прессах с рычажным приводом. На литой чугунной станине смонтированы плиты. Верхняя плита жестко прикреплена к станине, нижняя может перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. Горизонтальное перемещение осуществляется по направляющим с помощью рукоятки вручную. Это перемещение необходимо для правильной установки подложки, резиновой пластины и штанцевого ножа. Вертикальное перемещение плиты производится при помощи рычага. В исходном положении нижняя плита должна быть установлена так, чтобы в момент полного прорезания резиновой пластины штанцевым ножом без значительного углубления лезвия в подложку рычаг находился в горизонтальном фиксированном положении. Ножи предохраняют от затупления, подкладывая при вырубке образцов резинотканевые листы, паронит или картон.

Для измерения толщины образца с точностью до 0,01 мм применяется толщиномер с измерительным органом на основе индикатора часового типа.

Испытания резин проводятся на разрывных машинах с маятниковыми силоизомерителями. Машина РМИ-60 устанавливается на пол строго вертикально. Электродвигатель и корпус заземляются. Узлы и механизмы машины монтируются на станине. Крепление образцов по наружным меткам осуществляется при помощи верхнего и нижнего зажимов. Верхний зажим связан с силоизмерительным механизмом, нижний с электродвигателем через цепь, редуктор и клиноременную передачу. При испытании по ГОСТ 270-75 рекомендуемая скорость движения нижнего зажима составляет 500 мм/мин. Холостой ход нижнего зажима обеспечивается вручную при горизонтальном положении педали. Пуск и остановка двигателя осуществляется нажатием кнопок магнитного пускателя. Автоматическое выключение предусмотрено в крайних верхнем и нижнем положениях зажимов концевыми выключателями. Усилие от верхнего зажима передается на маятник, который отклоняется при этом по дуговой шкале. Поступательное движения маятника преобразовывается во вращательное движение стрелки по циферблату. Подвижная стрелка увлекает неподвижную, оставляя ее на максимальном значении нагрузки при возврате маятника после разрушения образца. К маятнику подвешивается сменный груз. Длина рабочего участка замеряется с помощью линейки по внутренним меркам на образце. Шкала линейки отградуирована в процентах и миллиметрах.

Для испытания на разрывных машинах применяются образцы различных размеров в форме двухсторонних лопаток. Образцы вырубают из пластин резины толщиной 2±0,2мм 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 наносят мелом 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 машины, скорость движения нижнего зажима, точность установки стрелок на нуль. Образец закрепляют в зажимах так, чтобы ось образца совпадала с направлением растяжения. Приводят в действие механизм растяжения, фиксируя нагрузки, соответствующие удлинениям 200, 300 и 500%.

После разрыва образца записывают значения нагрузки, соответствующие положению неподвижной стрелки и удлинению по шкале удлинений. В процессе растяжения образца необходимо перемещать указатели шкалы удлинений соответственно перемещению меток. При разрыве образца вне рабочего участка результаты испытания не учитываются. Через одну минуту после разрыва замеряется длина рабочего участка сложенного образца с точностью до 0,05 мм. На основании экспериментальных данных рассчитывают следующие показатели.

Условную прочность (fр) в МПа (кгс/см²) образцов лопаток вычисляют по формуле:

(2.6)

где Рр - сила, вызывающая разрыв образца, МН (кгс); d- среднее значение толщины образца до испытания, м (см); bo- ширина образца до испытания, м (см).

Относительное удлинение (ℰр) при разрыве образцов лопаток в процентах вычисляют по формуле

(2.7)

где lр - расстояние между метками в момент разрыва образца, мм; lo- расстояние между метками образца до испытания, мм.

Условное напряжение при заданном удлинении образцов лопаток (f) в МПа (кгс/см²) вычисляют по формуле

(2.8)

где Рт - сила при заданном удлинении, МН (кгс); d- среднее значение толщины образца до испытания, м (см); bo- ширина образца до испытания, м (см).

Для определения относительной остаточной деформации после разрыва части разорванного образца, освобожденные из захватов, помещают на ровную поверхность стола и через (1,0±0,1) мин после разрыва измеряют расстояние между, метками двух сложенных по месту разрыва частей образца. Измерение производят с погрешностью не более 1,0 мм.

Остаточную деформацию образца после разрыва (относительное остаточное удлинение) (θ) в процентах вычисляют по формуле

(2.9)

где l- расстояние между метками образца по двум сложенным вместе частям разорванного образца, мм; lo- расстояние между метками образца до испытания, мм.

За результат испытаний принимают среднее арифметическое показателей всех испытанных образцов из одной закладки резиновой смеси, одной пластины, одного изделия.