ГОСТ 20418-75 Резина. Методы определения теплообразования, остаточной деформации и усталостной выносливости при многократном сжатии

Для каких резин предназначен стандарт и что он определяет

ГОСТ 20418-75 распространяется на резины твердостью 30–85 единиц по Шору А и устанавливает методы определения:

• теплообразования;
• остаточной деформации;
• усталостной выносливости;
• динамической ползучести.

Испытания проводят при многократном сжатии образцов на флексометре типа Гудрича. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1218-89.

Какие методы испытаний предусмотрены ГОСТ 20418-75

Стандарт предусматривает три метода, выбор которых определяется назначением резины:

Требования к флексометру и измерительной аппаратуре

Прибор для испытаний должен обеспечивать:

• многократное сжатие образца с частотой до 30 Гц;
• установку смещения подвижной площадки с допускаемым отклонением не более ±0,1 мм;
• создание статической силы, обеспечивающей условное напряжение на образец от 0,6 до 2,0 МПа;
• измерение температуры на торцевой поверхности образца.

Для испытаний при повышенных температурах прибор снабжают обогревательной камерой с диапазоном от 40 до 100 °C. Допускаемая погрешность измерительного прибора по температуре — ±1 °C.

Приборы могут быть оборудованы системой непрерывной записи температуры в процессе испытания.

Для контроля высоты образца применяют толщиномер по ГОСТ 11358-89 с нормированным усилием, ценой деления 0,01 мм и диаметром измерительной площадки 10 мм.

Геометрия образцов и правила их изготовления

Образцы для испытаний должны иметь форму цилиндра:

• высота — (25,00±0,25) мм;
• диаметр — (17,80±0,15) мм.

Образцы не должны содержать посторонних включений, пор и других дефектов.

Изготавливают образцы:

• вулканизацией в пресс-форме;
• вырезкой из вулканизованной резиновой плиты;
• вырезкой из готового изделия.

Для получения нормативных размеров рекомендуется пресс-форма с гнездом диаметром (18,00±0,05) мм и высотой (25,40±0,05) мм. В пресс-форме должны быть отверстия в верхней и нижней поверхностях для выхода резиновой смеси при вулканизации.

Если образцы вырезают из плиты, используют круглый влажный вращающийся нож с внутренним диаметром (17,80±0,03) мм. Давление на нож должно быть минимальным, а расстояние режущей грани ножа от кромки пластинки — не менее 13 мм.

Испытание проводят не ранее чем через 16 ч после вулканизации. Для каждого метода берут не менее трех образцов.

Рекомендуемые режимы смещения, нагрузки и частоты деформации

Перед началом испытаний устанавливают параметры работы флексометра. Стандарт рекомендует следующие значения.

При испытании образцов из готовых изделий частоту сжатия выбирают с учетом температурных условий работы изделия.

Температурные условия испытаний

Температуру в камере доводят до заданной заранее. Рекомендуемые температуры испытания:

• 23±2 °C;
• 40±1 °C;
• 70±1 °C;
• 100±1 °C.

Перед началом циклического нагружения образцы помещают между верхней подвижной и нижней неподвижной площадками и выдерживают при заданной температуре 30 мин. После этого измеряют температуру на торцевой поверхности и задают установленную статическую нагрузку.

Во время испытания образец должен постоянно находиться в контакте с площадками. При появлении просвета между образцом и площадкой или перекоса образца испытание прекращают.

Как проводят испытание по методу А

По методу А машину включают и измеряют температуру на торцевой поверхности образца через:

• 1, 2, 3, 4, 5 мин;
• 7, 9, 12, 15, 18, 21, 25 мин;
• далее при необходимости — через каждые 5 мин.

Испытание продолжают до тех пор, пока скорость возрастания температуры не станет не более 0,5 °C в минуту. После этого записывают конечную температуру и завершают испытание.

Затем образец помещают на теплоизоляционную плиту и выдерживают при 23±2 °C. Высоту образца измеряют через (1,0±0,3) ч после окончания испытания.

Как проводят испытание по методу Б

По методу Б машину включают и проводят испытание в течение 25 мин ± 5 с. После этого измеряют температуру на торцевой поверхности образца.

Затем образец помещают на теплоизоляционную плиту, выдерживают при 23±2 °C в течение (1,0±0,3) ч и измеряют высоту образца.

Для определения динамической ползучести дополнительно измеряют высоту образца:

• после 6 или 15 с циклического сжатия;
• после 25 мин циклического сжатия.

Эти измерения выполняют, не вынимая образец из прибора.

Как определяют усталостную выносливость по методу В

По методу В испытание ведут до разрушения образца. Разрушение фиксируют по появлению трещин на боковой поверхности.

В момент появления трещин:

• измеряют температуру образца;
• фиксируют число циклов.

Если прибор оборудован счетчиком, используют его показания. При отсутствии счетчика число циклов вычисляют по частоте колебаний и времени испытания.

Какие показатели рассчитывают по результатам испытаний

Стандарт предусматривает расчет нескольких показателей, характеризующих поведение резины при многократном сжатии.

Как оценивают теплообразование резины

Теплообразование характеризуется увеличением температуры образца после многократного сжатия в заданных условиях.

• По методу А учитывают разность между конечной температурой после выхода на условное равновесие и температурой до испытания.
• По методу Б — разность между температурой после 25 мин испытания и начальной температурой.
• По методу В — разность между температурой в момент разрушения и температурой до испытания.

Расчет остаточной деформации и динамической ползучести

Остаточная деформация по методам А и Б определяется как относительное уменьшение высоты образца после испытания и отдыха при 23±2 °C в течение (1,0±0,3) ч по сравнению с первоначальной высотой.

Динамическая ползучесть рассчитывают по изменению высоты образца между ранним этапом циклического сжатия и моментом окончания 25-минутного испытания. Для этого используют высоту до испытания, высоту после 6 или 15 с циклического сжатия и высоту после 25 мин.

Как принимают итоговый результат

За результат испытания принимают среднее арифметическое значений, полученных не менее чем на трех образцах.

Если разность результатов двух отдельных определений прироста температуры и средним арифметическим превышает 15 %, испытывают новые образцы.

Что должно быть в протоколе испытаний

Протокол испытаний должен содержать:

• обозначение резины;
• условия изготовления и подготовки образцов;
• метод проведения испытания;
• температуру испытания;
• силу, динамическое смещение, частоту сжатия и продолжительность испытания;
• результаты испытания;
• внешний вид образцов после испытания;
• дату испытания.

Что важно знать о конструкции флексометра

В рекомендуемом приложении дано описание одного из вариантов флексометра. Основные элементы конструкции:

• коромысло, опирающееся на призму;
• постоянные грузы массой 24 кг, увеличивающие момент инерции;
• сменные грузы для статического сжатия образца;
• верхняя подвижная площадка, совершающая циклическое движение;
• нижняя площадка со встроенной термопарой для измерения температуры на торце образца.

Поверхности площадок должны быть покрыты материалом с теплопроводностью не более 0,28 Вт/м·К.

Справочные термины из стандарта

Ссылочные нормативные документы