橡胶材料在生产、生活各个领域的运用越来越广泛,人们对橡胶产品的使用寿命,品质等要求也越来越高,对橡胶拉伸性能的考察就成为了橡胶质量好坏的一项重要指标。国家标准GB/T 528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对检测橡胶拉伸性能有明确规定,其中试样主要以哑铃状试样为主。检测橡胶试样拉伸性能就是对拉伸过程橡胶试样应力-应变曲线的研究,试验时按规定的速度启动橡胶拉力试验机,拉伸试样并跟踪试验的标记,按要求记录下列项目的几项或全部。
1.断裂强度--试样断裂时的力值;
2.定应力伸长率--试样拉伸至给定应力时的伸长率;
3.屈服点伸长率--屈服点对应的伸长率;
4.扯断伸长率--试样断裂时的伸长率;
5.定伸应力--试样拉伸到给定伸长率时的力值;
6.屈服点拉伸应力--屈服点对应的力值;
7.拉伸强度--试样拉伸至断裂过程中出现的大力值。
试验环境对塑料拉伸检测的影响
影响塑料拉伸试验数据的因素有许多:如振动、温度、湿度、人员等,其中主要的因素是温度和湿度。GB/T8804中规定,实验室环境温度为(232)℃,相对湿度为(5010)%。
热塑性塑料的拉伸性能测试受温度的影响比较大,往往温度偏高,拉伸强度偏低,伸长率偏大,反之则相反。伴随着温度的逐渐上升,热塑性塑料的拉伸性能也将逐渐由硬脆向粘强转变,拉伸强度和拉伸弹性模量随之变小,而断裂伸长率将同步变大。
实验相对湿度一般对吸水率比较大的塑料影响较大。一部分塑料吸水率以后,水分子在塑料中起到了偶联剂和增韧剂的作用,从而影响该塑料的刚性和韧性。通过以上实践可见,塑料的拉伸性能测试必须在恒温恒湿条件下进行。
拉力拉伸实验步骤
1. 实验条件
(1)试验速度(空载) A:(105)mm/min,B:(505)mm/min,C:(10010)mm/min或(25050)mm/min。
①热固性塑料、硬质热塑性塑料,用A速。
②伸长率较大的硬质、半硬质热塑性塑料(如PP、PA等),用B速。
③软板、片和薄膜用C速。相对伸长率<100%的用(10010)mm/min速度,相对伸长率>100%的用(25050)mm/min速度。
(2)测定模量时可用1~5mm/min的拉伸速度,其变形量应准确至0.01mm。
2. 以机械式拉伸试验机为例:按GBl03992标准方法的规定调节试验环境处理试样或GB/T1040为室温。
(1)试验环境
温度:热塑性塑料(252)℃,热固性塑料(255) ℃。湿度:相对湿度(655)%。
(2)试样预处理
将试样置于小的环境中,使其表面尽可能暴露在环境里。不同厚度d的试样处理时间如下:d<0.25mm的试样不少于4h;0.25mm<d<2mm的试样不少于8h;d>2mm的试样不少于16h。
(3)测量试样的厚度和宽度
模塑试样和板材试样准确至0.05mm;片材试样厚度0.01mm;薄膜试样厚度0.001mm;每个试样在距标线距离内测量三点,取算术平均值。
(4)测试伸长时
应在试样上被拉伸的平行部分作标线,此标线对测试结果不应有影响。
(5)用夹具夹持试样时
要使试样纵轴方向中心与上、下夹具中心连线相重合,并且松紧适宜,不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。夹持薄膜试样要求在夹具内衬垫橡胶之类的弹性薄片。
(6)按所选择的速度
开动机器,进行拉伸试验。
(7)试样断裂后
读取负荷及标距间伸长,或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标距外的部位,则此次试验作废,另取试样补做。
(8)测定模量时
应记录负荷及相应变形量,作出应力应变曲线。
金属材质机械性能指的是金属在一定温度条件下承受外力作用时,抵抗变形和断裂的能力,其机械性能强度有很多的帮助,在外力作用下抵抗变形和破坏的能力,可分为抗拉强度极限(σb)、抗弯强度极限(σbb)、抗压强度极限(σbc)等。由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有一定的规律可循,因而通常采用拉伸试验进行测定,即把金属材料制成一定规格的试样,在拉伸试验机上进行拉伸,直至试样断裂,测定的强度指标主要有:
1、强度极限:材料在外力作用下能抵抗断裂的应力,一般指拉力作用下的抗拉强度极限,以σb表示,如拉伸试验曲线图中点b对应的强度极限,常用单位为兆帕(MPa),换算关系有:1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPaσb=Pb/Fo式中:Pb?C至材料断裂时的应力(或者说是试样能承受的载荷);Fo?C拉伸试样原来的横截面积。
2、屈服强度极限:金属材料试样承受的外力**过材料的弹性较**,虽然应力不再增加,但是试样仍发生明显的塑性变形,这种现象称为屈服,即材料承受外力到一定程度时,其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服时的应力称为屈服强度极限,用σs表示,相应于拉伸试验曲线图中的S点称为屈服点。对于塑性高的材料,在拉伸曲线上会出现明显的屈服点,而对于低塑性材料则没有明显的屈服点,从而难以根据屈服点的外力求出屈服极限。因此,在拉伸试验方法中,通常规定试样上的标距长度产生0.2%塑性变形时的应力作为条件屈服极限,用σ0.2表示。屈服极限指标可用于要求零件在工作中不产生明显塑性变形的设计依据。但是对于一些重要零件还考虑要求屈强比(即σs/σb)要小,以提高其*可靠性,不过此时材料的利用率也较低了。
3、弹性极限:材料在外力作用下将产生变形,但是去除外力后仍能恢复原状的能力称为弹性。金属材料能保持弹性变形的应力即为弹性极限,相应于拉伸试验曲线图中的e点,以σe表示,单位为兆帕(MPa):σe=Pe/Fo式中Pe为保持弹性时的外力(或者说材料弹性变形时的载荷)。
4、弹性模数:这是材料在弹性极限范围内的应力σ与应变δ(与应力相对应的单位变形量)之比,用E表示,单位兆帕(MPa):E=σ/δ=tgα式中α为拉伸试验曲线上o-e线与水平轴o-x的夹角。弹性模数是反映金属材料刚性的指标(金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性)。