ГОСТ 261-79 Резина. Методы определения усталостной выносливости при многократном растяжении

Область применения

ГОСТ 261-79 распространяется на резину и резиновые изделия и устанавливает методы определения усталостной выносливости при многократном растяжении.

Сущность методов заключается в многократном растяжении образцов до разрушения при знакопостоянном цикле деформаций:

• изменяющихся от нуля до максимального значения — метод I;
• изменяющихся от заданной статической деформации до максимального значения — метод II.

В последующих изменениях стандарт был дополнен также методом III, связанным с испытанием при гармоническом изменении деформации и учетом квазиостаточной деформации.

Типы методов испытания

Результаты испытаний по методам I и III сопоставимы между собой, но несопоставимы с методом II.

Отбор и типы образцов

Для испытаний применяют образцы типов I–VI в форме двусторонней лопатки по ГОСТ 270-75. Отбор образцов проводят также по ГОСТ 270-75.

Предпочтительны образцы типа I толщиной 2,0 ± 0,2 мм. Если образцы типа I не обеспечивают разрыв в рабочем участке, допускается применять образцы типа II.

Рекомендуемое применение различных типов образцов:

• типы III и IV — для испытаний готовых изделий, если невозможно заготовить более крупные образцы;
• типы V и VI — для резин с относительным удлинением при разрыве менее 300%.

Количество образцов для испытания — не менее 13.

Аппаратура

Используют машину для испытания, обеспечивающую:

• закрепление образцов в захватах, из которых один неподвижен, а другой совершает возвратно-поступательное движение;
• частоту движения активного захвата 250 ± 20, 300 ± 20 и 500 ± 20 мин⁻¹;
• регулирование размаха активного захвата:
  • от 0 до 140 мм при частоте 250 мин⁻¹;
  • от 0 до 70 мм при частоте 300 мин⁻¹;
  • от 0 до 50 мм при частоте 500 мин⁻¹;
• перемещение пассивного захвата от 0 до 150 мм;
• установку размаха и перемещения по линейке с ценой деления 1 мм;
• неизменность заданных параметров в процессе испытания.

Допускается применять машины, не обеспечивающие частоту 500 мин⁻¹, а в последующих изменениях — и другие разрывные машины, имеющие самопишущий прибор и обеспечивающие требуемую точность записи результатов.

Дополнительная аппаратура

• приспособление для установки образцов на машинах без индивидуальных зажимов;
• термокамера для испытаний при повышенных температурах в диапазоне от 50 до 150 °C;
• линейка с ценой деления 1 мм;
• планиметр полярный типа ПП-М или аналогичный для определения площади диаграмм;
• разрывные машины по ГОСТ 7762-74 для построения диаграмм растяжения.

Основные режимы испытаний

Температура испытаний

Испытания проводят при температуре помещения:

• 23 ± 2 °C;
• или 27 ± 2 °C.

Допускается проводить испытания при повышенных температурах. В базовой редакции рекомендованный ряд составлял 70, 100, 125 и 150 °C, а в последующих изменениях — температуры по ГОСТ 269-68.

Динамические и статические деформации

Рекомендуемый ряд начальных динамических деформаций растяжения:

• по методам I и II — 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200 и 250%;
• по методу III — 50, 75, 100, 125 и 150%.

Рекомендуемый ряд начальных статических деформаций:

• 20, 40, 50, 60, 80, 100 и 120%.

Допускается проводить испытания и при других значениях деформации. Статическая деформация не должна быть меньше деформации, при которой возникает «петля» разнашивания.

Проведение испытаний

Метод I

Сначала устанавливают заданную частоту возвратно-поступательного движения активного захвата. Затем подбирают размах активного захвата по заданной начальной динамической деформации образца.

Для этого длину рабочего участка образца в растянутом состоянии определяют по формуле через начальную динамическую деформацию и исходную длину рабочего участка. Вычисленное значение округляют до ближайшего целого числа.

После этого:

1. фиксируют захваты на минимальном расстоянии;
2. закрепляют образцы по установочным меткам;
3. при необходимости выдерживают образцы в термокамере 3,0 ± 0,3 мин при повышенной температуре;
4. включают машину и проводят испытание до разрушения.

В процессе испытания фиксируют время или число циклов от начала испытания до разрушения каждого образца отдельно.

В измененных редакциях стандарт дополнительно требует периодически измерять фактические деформации контрольных образцов, учитывать их разнашивание и рассчитывать среднюю фактическую деформацию, при которой происходило утомление до разрушения.

Метод II

При методе II после установки образцов дополнительно задают начальную статическую деформацию, перемещая пассивный захват до достижения расчетной длины рабочего участка.

Далее проводят испытания аналогично методу I, фиксируя число циклов до разрушения и, при необходимости, определяя фактические циклические и статические деформации в процессе испытания.

Метод III

Метод III применяется при наличии квазиостаточной деформации. В процессе испытания образцы периодически контролируют, устраняют возникающую «петлю», затем продолжают испытание и оценивают фактическую деформацию, соответствующую усталостной выносливости образца.

Обработка результатов

Основной показатель

Показателем усталостной выносливости при многократном растяжении является число циклов до разрушения образца.

Если машина не снабжена счетчиком, число циклов вычисляют как произведение частоты колебаний подвижного захвата на продолжительность испытания.

Для заданной фактической статической и динамической деформации определяют среднюю усталостную выносливость как среднее арифметическое или, по измененной редакции, медиану результатов не менее 12 образцов. Также указывают максимальное и минимальное значения.

Графики усталостной выносливости

Для характеристики усталостных свойств резины строят графики зависимости усталостной выносливости:

• от динамической деформации;
• от статической деформации.

Для построения такого графика необходимо получить значения усталостной выносливости не менее чем при четырех значениях деформации в диапазоне от 1 × 10³ до 5 × 10⁸ циклов.

Допускается построение зависимости усталостной выносливости от максимальной деформации цикла в полулогарифмических координатах в виде lg N — ε.

Коэффициент усталостной выносливости

Для характеристики сопротивления резины усталости используют коэффициент усталостной выносливости. Он определяется только свойствами материала и позволяет оценивать особенности усталостного поведения при разных деформациях.

В изменениях к стандарту дополнительно введены методы пересчета результатов испытаний, полученных в режиме заданных деформаций, на режимы заданных напряжений или энергии деформации.

Условные обозначения и специальные термины

В изменениях к стандарту приведены термины и определения, используемые при расчете усталостной выносливости:

• длина измерительного участка нерастянутого образца;
• длина измерительного участка в растянутом состоянии;
• начальная и фактическая циклическая деформация;
• статическая деформация;
• число циклов утомления при разных деформациях;
• усталостная выносливость;
• условное напряжение;
• удельная энергия растяжения;
• коэффициент усталостной выносливости;
• коэффициент разрушаемости.

Протокол испытаний

Результаты испытаний записывают в протокол, содержащий:

• условное обозначение резины;
• дату и условия вулканизации;
• обозначение метода испытания;
• деформацию растяжения — динамическую и статическую;
• температуру испытания;
• количество циклов до разрушения каждого образца;
• среднее арифметическое значение или медиану усталостной выносливости;
• минимальное и максимальное значение;
• показатели усталостных свойств резины;
• дату проведения испытания;
• обозначение настоящего стандарта.

Ссылочные нормативные документы