ГОСТ ISO 37-2013 Резина или термопластик. Определение упругопрочностных свойств при растяжении

Метод определения упругопрочностных свойств резины и термопластика

ГОСТ ISO 37-2013 устанавливает метод определения упругопрочностных свойств при растяжении для резины или термопластика. По этому стандарту определяют прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, напряжение при заданном удлинении, относительное удлинение при заданном напряжении, а для некоторых материалов также предел текучести при растяжении и удлинение при пределе текучести.

Стандарт идентичен международному стандарту ISO 37:2011 и введён в действие в Российской Федерации с 1 января 2016 года.

Какие свойства определяют по ГОСТ ISO 37-2013

• Прочность при растяжении — максимальное напряжение, зарегистрированное при растяжении образца.
• Прочность при разрыве — напряжение в момент разрыва.
• Относительное удлинение при разрыве — удлинение испытательной длины в момент разрыва.
• Напряжение при заданном удлинении — напряжение, необходимое для получения заданного удлинения.
• Удлинение при заданном напряжении — удлинение при достижении заданного напряжения.
• Напряжение и удлинение при текучести — применяют только к некоторым термопластикам и отдельным резиновым смесям.

Суть испытания на растяжение

Стандартные образцы в форме двухсторонней лопатки или кольца растягивают на разрывной машине при постоянной скорости перемещения. В процессе непрерывного растяжения до разрыва регистрируют усилие и удлинение образца.

Полученные значения используют для расчёта прочности, удлинения и других упругопрочностных характеристик материала.

Какие типы образцов допускаются

Стандарт предусматривает семь типов образцов: лопатки типов 1, 1А, 2, 3, 4 и кольца типов А и В. Результаты могут зависеть от типа образца, поэтому для сравнения материалов рекомендуется использовать один и тот же тип.

Для определения прочности при растяжении предпочтительны образцы в форме лопатки. При испытании колец значения прочности часто получаются ниже, иногда значительно ниже, чем у лопаток.

Когда применяют лопатки, а когда кольца

Испытательная длина лопаток

Для образца типа 1А испытательная длина не должна превышать длину узкой части. Эта длина используется для расчёта относительного удлинения.

Размеры вырубных ножей для лопаток

Толщина стандартных образцов

Стандартная толщина узкой части для лопаток типов 1, 2, 3 и 1А должна быть (2,0 ± 0,2) мм. Для лопатки типа 4 стандартная толщина составляет (1,0 ± 0,1) мм.

Для нестандартных образцов из готовых изделий допускается большая толщина, но в пределах, установленных стандартом для каждого типа лопатки.

Размеры колец типов А и В

Кольцо типа В применяют, если материала недостаточно для образца типа А. Для кольца типа А отклонение радиальной высоты от среднего значения не должно превышать 0,2 мм, а осевой толщины — 2%.

Оборудование для проведения испытаний

Для испытаний используют вырубные ножи, толщиномер, конусный калибр для колец, разрывную испытательную машину и оборудование со шкивами для колец. Разрывная машина должна соответствовать требованиям ISO 5893 с точностью измерения силы класса 2.

Экстензометр должен соответствовать классу D для лопаток типов 1, 1А и 2 и классу Е для лопаток типов 3 и 4. Машина должна обеспечивать скорости перемещения траверсы 100, 200 и 500 мм/мин.

Количество образцов и подготовка к испытанию

Испытывают не менее трёх образцов, однако стандарт отмечает, что при испытании пяти образцов неопределённость результатов ниже, чем при трёх. Лопатки и кольца подготавливают по ISO 23529.

Лопатки по возможности вырубают параллельно направлению структурной ориентации материала. Если нужно оценить влияние ориентации, образцы дополнительно вырубают перпендикулярно этому направлению.

Кондиционирование проб и образцов

Время между вулканизацией и испытанием должно быть не менее 16 ч. Для непроизводственных испытаний этот интервал не должен превышать 4 недель, а для производственных испытаний по возможности не должен превышать 3 месяцев.

Перед вырубанием образцов пробы, кроме латексных изделий, кондиционируют не менее 3 ч при стандартной лабораторной температуре без контроля влажности. Для латексных изделий кондиционирование проводят не менее 96 ч при стандартной лабораторной температуре с контролем влажности.

Если подготовка включает шлифование, время между шлифованием и испытанием должно быть не менее 16 ч и не более 72 ч. Образцы должны быть защищены от света, тепла и других внешних воздействий, способных изменить свойства материала.

Измерение размеров перед испытанием

Для лопаток толщину измеряют в центре и по краям испытательной длины, а для расчёта площади поперечного сечения используют медиану трёх измерений. Ни одно из трёх измерений толщины узкой части не должно отличаться более чем на 2% от средней толщины.

Для колец радиальную высоту и осевую толщину измеряют примерно в шести равноудалённых точках, а внутренний диаметр — с точностью до 0,1 мм. Затем рассчитывают внутреннюю и среднюю окружность кольца.

Скорость испытания для разных образцов

Правила проведения испытания

Образец закрепляют в машине симметрично, чтобы обеспечить равномерное распределение растяжения по поперечному сечению. Во время испытания непрерывно регистрируют изменение длины и усилие до момента разрыва.

Если лопатка разрушается вне узкой части или течёт за пределы испытательной длины, результат бракуют и испытание повторяют на дополнительном образце. Для колец выдерживают установленное расстояние между центрами шкивов в зависимости от типа кольца и конструкции шкивов.

Температура проведения испытаний

Испытание проводят при одной стандартной лабораторной температуре, указанной в ISO 23529. Если требуется другая температура, её выбирают из предпочтительного ряда температур по ISO 23529.

В одной серии сопоставимых испытаний должна использоваться одна и та же температура. Для испытаний при другой температуре образцы выдерживают до достижения температурного равновесия.

Какие результаты рассчитывают

Стандарт предусматривает расчёт прочности при растяжении, прочности при разрыве, относительного удлинения при разрыве, напряжения при заданном удлинении, удлинения при заданном напряжении, а также напряжения и удлинения при текучести. Для лопаток и колец применяют разные расчётные зависимости, так как геометрия и схема нагружения у них отличаются.

Во всех случаях для каждого определяемого свойства регистрируют медианное значение. Если на одних и тех же образцах определяют несколько свойств, результаты обрабатывают отдельно для каждого свойства.

Что должно быть в протоколе испытаний

• Полное описание пробы и её характеристика.
• Описание резиновой смеси и условий вулканизации, если они известны.
• Метод подготовки образцов, например шлифование.
• Тип использованного образца.
• Средняя толщина образца.
• Направление структурной ориентации материала при вырубании образцов.
• Обозначение ГОСТ ISO 37-2013.
• Температура испытания и относительная влажность, если требуется.
• Количество испытанных образцов.
• Отклонения от методики.
• Результаты каждого испытания и медианные значения определённых свойств.
• Дата проведения испытания.

Практические замечания по выбору типа образца

Приложения стандарта и данные межлабораторных испытаний показывают, что лопатка типа 1А отличается хорошей повторяемостью и меньшим количеством разрывов вне испытательной длины по сравнению с типами 1 и 2. При этом её прочностные характеристики сопоставимы с характеристиками лопатки типа 1, но не всегда идентичны.

Стандарт прямо указывает, что тип 1А можно рассматривать как альтернативный вариант, однако не как автоматическую замену традиционной лопатки типа 1, для которой уже накоплен большой массив данных.

Ссылочные нормативные документы

Статус стандарта

ГОСТ ISO 37-2013 является действующим межгосударственным стандартом, введённым впервые. В приложенном тексте указана степень соответствия IDT по отношению к ISO 37:2011.