Назначение метода для оценки динамических свойств резины
Настоящий стандарт распространяется на резину с твердостью 35–75 единиц по Шору А и устанавливает метод определения динамического модуля и модуля внутреннего трения при знакопеременном изгибе с вращением.
Сущность метода заключается во вращении изогнутого под определенным углом образца и измерении возникающих изгибающего и крутящего моментов. По этим значениям затем рассчитывают динамические характеристики материала.
Какие резины и образцы подходят для испытания
Для изготовления образцов используют невулканизованный шнур с круглым сечением диаметром 13–14 мм или квадратным сечением со стороной 12–13 мм. Из него нарезают заготовки длиной 59–60 мм и вулканизуют в пресс-формах.
| Параметр | Требование по ГОСТ 10828-75 |
|---|---|
| Исходная заготовка | Невулканизованный шнур круглого или квадратного сечения |
| Диаметр круглого шнура | 13–14 мм |
| Сторона квадратного шнура | 12–13 мм |
| Длина заготовки | 59–60 мм |
| Диаметр рабочего участка образца | 8 ± 0,1 мм или 10 ± 0,1 мм |
| Количество образцов | Не менее 3 |
Размеры образцов после вулканизации не контролируют, так как предельные отклонения даны для пресс-формы. На рабочем участке образца не должно быть пор, порезов, включений и других дефектов.
Требования к испытательному прибору и диапазонам измерения
Для испытания применяют прибор, обеспечивающий знакопеременный изгиб образца с вращением и измерение возникающих моментов. Один из возможных вариантов схемы приведен в стандарте, но в HTML-контенте схема не воспроизводится.
| Параметр прибора | Норма |
|---|---|
| Номинальная амплитуда деформации для образца Ø8 мм | От 10 % до 30 % |
| Допускаемая погрешность задания деформации | ±3 % от заданного значения |
| Интервал изменения амплитуды деформации | 2,5 % |
| Частота деформации | (2800 ± 200) циклов/мин |
| Диапазон измерения изгибающего момента | 0–0,15 Н·м |
| Погрешность измерения изгибающего момента | Не более ±2,5 × 10⁻⁴ Н·м |
| Диапазон измерения крутящего момента | 0–0,015 Н·м и 0–0,03 Н·м |
| Погрешность измерения крутящего момента | Не более ±1,5 × 10⁻⁴ Н·м и ±2,5 × 10⁻⁴ Н·м соответственно |
| Температура в камере | 50–150 °C |
| Погрешность поддержания температуры в камере | Не более ±2,0 °C |
| Погрешность измерения температуры на поверхности образца | Не более ±2,0 °C |
На приборе должны быть указаны номинальные амплитуды деформации поверхностного слоя для образца с диаметром рабочего участка 8 мм. Прибор должен поддерживать заданную деформацию на протяжении всего испытания.
Когда и при каких условиях проводят испытание
Образцы испытывают не ранее чем через 16 ч и не позднее чем через 28 суток после вулканизации.
Базовый режим испытания — без подогрева камеры при номинальной амплитуде деформации для образца диаметром рабочего участка 8 мм, равной 20 %. Допускается проведение испытаний при других значениях амплитуды деформации.
Пересчет амплитуды для образцов диаметром 10 мм
Для образцов с диаметром рабочего участка 10 мм амплитуду деформации пересчитывают относительно значений, используемых для образцов диаметром 8 мм. По смыслу стандарта деформация для образца Ø10 мм пропорционально выше и определяется отношением диаметров.
| Диаметр рабочего участка | Особенность задания деформации |
|---|---|
| 8 мм | Амплитуда задается непосредственно по шкале прибора |
| 10 мм | Амплитуда пересчитывается по формуле через значение для образца Ø8 мм |
Порядок проведения испытания на изгиб с вращением
- Образец закрепляют в зажимах и устанавливают в положение, соответствующее нулевой деформации.
- Приводят образец во вращение с заданной частотой.
- Стрелку, фиксирующую величину крутящего момента, совмещают с нулем шкалы, после чего прибор выключают.
- Образец устанавливают на заданную деформацию.
- Возникший изгибающий момент уравновешивают и включают прибор.
- В течение 40 мин поддерживают заданную деформацию уравновешивающим изгибающим моментом с погрешностью не более ±1 %.
- По истечении 10 мин измеряют крутящий и изгибающий моменты.
- После остановки образца не позднее чем через 2 с измеряют температуру на его поверхности.
Если испытание проводят при повышенных окружающих температурах, температуру в камере сначала доводят до заданной, затем прогревают образец не менее 10 и не более 20 мин, после чего выполняют измерения в обычной последовательности.
Сопоставление свойств резины при разных температурах
Для корректного сравнения динамических свойств различных резин при одинаковой заданной температуре на поверхности образца испытания каждой резины должны проводиться при нескольких температурах в камере.
Интервал изменения температуры на поверхности образца должен включать заданное значение. Это позволяет получить сопоставимые результаты по динамическому модулю и модулю внутреннего трения для разных материалов.
Какие показатели рассчитывают по результатам измерений
По данным измерения изгибающего и крутящего моментов вычисляют:
- динамический модуль E — для образцов с рабочим участком радиусом 0,004 м;
- динамический модуль E₁ — для образцов с рабочим участком радиусом 0,005 м;
- модуль внутреннего трения K — для образцов радиусом 0,004 м;
- модуль внутреннего трения K₁ — для образцов радиусом 0,005 м.
| Показатель | Что используют для расчета | Единица |
|---|---|---|
| E / E₁ | Изгибающий момент, длина рабочего участка, радиус рабочего участка, амплитуда деформации | кПа |
| K / K₁ | Крутящий момент, длина рабочего участка, радиус рабочего участка, амплитуда деформации | кПа |
В формулах стандарта используются следующие параметры:
- Mи — изгибающий момент;
- Mк — крутящий момент;
- r и r₁ — радиусы рабочих участков образцов, равные 0,004 и 0,005 м соответственно;
- l — длина рабочего участка образца;
- e — амплитуда деформации на поверхности образца в безразмерном виде.
Сложные формулы в статье не приводятся в исходной записи, но логика расчета сохраняется: модуль определяется по моменту и геометрии образца при заданной амплитуде изгиба.
Оценка результатов и требования к повторяемости
За результат испытания принимают среднее арифметическое показателей не менее чем для трех образцов, отличающихся от среднего не более чем на ±10 %.
Результаты считаются сопоставимыми только для образцов:
- с одинаковым диаметром рабочего участка;
- испытанных в одинаковых условиях;
- при одинаковой температуре поверхности образца и одинаковом режиме деформации.
Что обязательно указывать в протоколе испытаний
Стандарт требует включать в протокол следующие данные:
- обозначение резины;
- диаметр рабочего участка образца;
- амплитуду деформации;
- температуру на поверхности образца и в камере;
- величины крутящего и изгибающего моментов;
- динамический модуль E и модуль внутреннего трения K с соответствующими индексами;
- дату испытания;
- обозначение настоящего стандарта.
Как задают деформацию чистого изгиба
В справочном приложении поясняется, что деформация чистого изгиба характеризуется отсутствием срезывающих усилий и постоянством изгибающего момента по длине образца. Радиус кривизны нейтральной оси при заданной деформации остается постоянным.
Такой режим получают приложением сосредоточенного момента к свободному концу образца. Положение свободного конца рабочего участка выбирают так, чтобы обеспечить требуемую амплитуду деформации. При этом стандарт отдельно отмечает, что фактические деформации могут отличаться от расчетных из-за нежесткого крепления концов и нелинейности деформации.
Нормативный статус и замена предыдущей редакции
ГОСТ 10828-75 введен взамен ГОСТ 10828-64. В тексте указано, что его срок действия был продлен до 01.07.1992, поэтому документ относится к архивным стандартам и используется прежде всего как справочный источник для ранее применявшихся методик испытаний резины.