Испытание резины при растяжении
ГОСТ ISO 37—2020 устанавливает метод определения упругопрочностных свойств при растяжении для резины и термоэластопластов. По стандарту определяют:
- прочность при растяжении;
- относительное удлинение при разрыве;
- напряжение при заданном относительном удлинении;
- относительное удлинение при заданном напряжении;
- напряжение при пределе текучести;
- относительное удлинение при пределе текучести.
Показатели предела текучести применяют только к некоторым термоэластопластам и отдельным резиновым смесям.
Сущность метода
Стандартные образцы в форме двусторонней лопатки или кольца растягивают на разрывной испытательной машине при постоянной скорости перемещения подвижного зажима или шкива. В процессе испытания непрерывно регистрируют усилие и удлинение до момента разрыва образца.
Основные определяемые параметры
| Показатель | Обозначение | Смысл показателя |
|---|---|---|
| Прочность при растяжении | TS | Максимальное напряжение, зарегистрированное при растяжении до разрыва |
| Прочность при разрыве | TSb | Напряжение в момент разрыва образца |
| Относительное удлинение при разрыве | Eb | Деформация испытательной длины в момент разрыва, % |
| Напряжение при заданном удлинении | Se | Напряжение, необходимое для получения заданного относительного удлинения |
| Удлинение при заданном напряжении | Es | Деформация испытательной длины при заданном напряжении, % |
| Напряжение при пределе текучести | Sy | Напряжение в первой точке кривой, где дальнейшее увеличение деформации идет без увеличения напряжения |
| Удлинение при пределе текучести | Ey | Относительное удлинение в точке предела текучести, % |
Типы образцов
Стандарт предусматривает использование семи типов образцов:
- образцы в форме двусторонней лопатки типов 1, 1А, 2, 3 и 4;
- образцы в форме кольца типов А и В.
Результаты могут отличаться в зависимости от формы и размера образца, поэтому сравнивать материалы рекомендуется при использовании одного и того же типа образца.
Образцы в форме двусторонней лопатки
Стандартная толщина узкой части:
- для типов 1, 1А, 2, 3 — (2,0 ± 0,2) мм;
- для типа 4 — (1,0 ± 0,1) мм.
| Тип образца | Испытательная длина, мм |
|---|---|
| 1 | 25,0 ± 0,5 |
| 1А | 20,0 ± 0,5 |
| 2 | 20,0 ± 0,5 |
| 3 | 10,0 ± 0,5 |
| 4 | 10,0 ± 0,5 |
Для нестандартных образцов, подготовленных из готовых изделий, максимальная толщина узкой части не должна превышать:
- 3,0 мм — для типов 1 и 1А;
- 2,5 мм — для типов 2 и 3;
- 2,0 мм — для типа 4.
Типы 3 и 4 применяют, когда материала недостаточно для образцов большего размера. Например, тип 3 часто используют для уплотнительных колец трубопроводов и кабельных оболочек.
Размеры вырубных ножей для лопаток
| Размер | Тип 1 | Тип 1А | Тип 2 | Тип 3 | Тип 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| A — общая длина, мм, не менее | 115,0 | 100,0 | 75,0 | 50,0 | 35,0 |
| B — ширина концов, мм | 25,0 ± 1,0 | 25,0 ± 1,0 | 12,5 ± 1,0 | 8,5 ± 0,5 | 6,0 ± 0,5 |
| C — длина узкой части, мм | 33,0 ± 2,0 | 21,0 ± 1,0 | 25,0 ± 1,0 | 16,0 ± 1,0 | 12,0 ± 0,5 |
| D — ширина узкой части, мм | 6,2 ± 0,2 | 5,0 ± 0,1 | 4,0 ± 0,1 | 4,0 ± 0,1 | 2,0 ± 0,1 |
| E — внешний радиус перехода, мм | 14,0 ± 1,0 | 11,0 ± 1,0 | 8,0 ± 0,5 | 7,5 ± 0,5 | 3,0 ± 0,1 |
| F — внутренний радиус перехода, мм | 25,0 ± 2,0 | 25,0 ± 2,0 | 12,5 ± 1,0 | 10,0 ± 0,5 | 3,0 ± 0,1 |
Образцы в форме кольца
Стандартный образец в форме кольца типа А должен иметь:
- внутренний диаметр — (44,6 ± 0,2) мм;
- медианную осевую толщину — (4,0 ± 0,2) мм;
- медианную радиальную ширину — (4,0 ± 0,2) мм.
Образец в форме кольца типа В используют при недостатке материала. Он должен иметь:
- внутренний диаметр — (8,0 ± 0,1) мм;
- осевую толщину — (1,0 ± 0,1) мм;
- радиальную ширину — (1,0 ± 0,1) мм.
Аппаратура
Вырубные ножи и измерительные приборы
Вырубные ножи и устройства для подготовки образцов должны соответствовать ISO 23529. Отклонение от параллельности по ширине узкой части ножа не должно превышать 0,05 мм.
Для измерения толщины образцов используют толщиномер по ISO 23529. Для измерения внутреннего диаметра кольца применяют калиброванный конусный калибр или аналогичное оборудование с погрешностью не более 0,01 мм.
Разрывная испытательная машина
Разрывная машина должна соответствовать ISO 5893 по точности измерения усилия — не ниже класса 2. Экстензометр должен соответствовать:
- классу D — для лопаток типов 1, 1А и 2;
- классу E — для лопаток типов 3 и 4.
Машина должна обеспечивать скорости перемещения траверсы 100, 200 и 500 мм/мин.
Оборудование для кольцевых образцов
Для испытания кольцевых образцов используют шкивы. Один шкив должен вращаться с очень низким коэффициентом трения, второй — вращать образец с частотой 10–15 об/мин.
| Тип шкива | L, мм | Диаметр, мм | R, мм | Рабочий диаметр, мм | Ширина канавки, мм |
|---|---|---|---|---|---|
| Стандартные для образца типа А | 30,0 | 25,50 ± 0,05 | 3,0 | 29,0 ± 0,1 | 4,3 |
| Альтернативные для образца типа А | 35,0 | 22,30 ± 0,05 | — | 25,0 ± 0,1 | 5,0 |
| Стандартные для образца типа В | 5,5 | 4,50 ± 0,02 | 0,75 | 5,20 ± 0,05 | 1,2 |
Количество образцов и подготовка
Испытывают не менее трех образцов. При испытании пяти образцов неопределенность результата ниже, чем при испытании трех.
Образцы в форме двусторонней лопатки готовят по ISO 23529. По возможности их вырубают параллельно направлению структурной ориентации материала. Для оценки влияния ориентации часть образцов вырубают перпендикулярно этому направлению.
Кондиционирование образцов
Время между вулканизацией и испытанием
- для всех испытаний — не менее 16 ч;
- для испытания материалов — не более 4 недель;
- для испытания изделий — по возможности не более 3 месяцев;
- в иных случаях — в течение 2 месяцев с даты получения изделия потребителем.
Условия кондиционирования
Пробы и образцы необходимо защищать от света, тепла и других внешних воздействий. Перед вырубанием образцов:
- обычные пробы кондиционируют не менее 3 ч при стандартной лабораторной температуре;
- пробы из латекса — не менее 96 ч при стандартной лабораторной температуре с контролем влажности.
Если подготовка включает шлифование, время между шлифованием и испытанием должно быть от 16 до 72 ч.
Измерение размеров образцов
Лопатки
Толщину измеряют в центре и по краям испытательной длины. Для расчета площади поперечного сечения используют медианное значение трех измерений. Ни один из результатов не должен отличаться более чем на 2 % от средней толщины.
Ширину образца принимают по расстоянию между режущими кромками вырубного ножа в узкой части с округлением до 0,05 мм. Если образцы изготовлены из готового изделия и имеют непрямоугольное сечение, ширину измеряют непосредственно на образце.
Кольца
У кольцевых образцов радиальную ширину и осевую толщину измеряют примерно в шести равноудаленных точках. Внутренний диаметр измеряют с точностью до 0,1 мм.
При сравнении двух групп образцов медианное значение толщины для каждой группы должно быть в пределах 7,5 % от общего медианного значения толщины.
Проведение испытания
Испытание лопаток
Образец закрепляют в зажимах симметрично, чтобы обеспечить равномерное распределение растяжения. При необходимости прикладывают предварительное напряжение 0,1 МПа, чтобы исключить изгиб образца.
Номинальная скорость перемещения подвижного захвата:
- 500 мм/мин — для типов 1, 1А и 2;
- 200 мм/мин — для типов 3 и 4.
Если образец разрушается вне узкой части или переходит через предел текучести за пределами испытательной длины, результат бракуют и испытание повторяют на дополнительном образце.
Испытание колец
Перед испытанием устанавливают расстояние между центрами шкивов:
- 30,0 мм — для стандартных шкивов образца типа А;
- 35,0 мм — для альтернативных шкивов образца типа А;
- 5,5 мм — для стандартных шкивов образца типа В.
Номинальная скорость перемещения подвижного шкива:
- 500 мм/мин — для образцов типа А;
- 100 мм/мин — для образцов типа В.
Температура испытания
Испытания проводят при одной из стандартных лабораторных температур, установленных в ISO 23529. Если требуются другие температуры, их выбирают из предпочтительных значений того же стандарта. Для одной серии сопоставимых испытаний применяют одну и ту же температуру.
Обработка результатов
Для каждого свойства результаты обрабатывают отдельно. Во всех случаях для каждого определяемого показателя регистрируют медианное значение.
Для лопаток рассчитывают:
- прочность при растяжении и прочность при разрыве — по зарегистрированному усилию и площади поперечного сечения;
- относительное удлинение при разрыве — по изменению испытательной длины;
- напряжение при заданном удлинении и удлинение при заданном напряжении;
- напряжение и удлинение при пределе текучести.
Для кольцевых образцов дополнительно используют внутреннюю и среднюю длину окружности, расстояние между центрами шкивов и рабочий диаметр шкивов.
Прецизионность метода
Прецизионность приведена в приложении B и основана на программах межлабораторных испытаний. В приложении C выполнен анализ характеристик различных типов лопаток. По данным стандарта, образцы типа 1А демонстрируют лучшую повторяемость и меньшее количество разрывов за пределами испытательной длины по сравнению с типами 1 и 2.
Что указывают в протоколе испытаний
- полное описание пробы и ее происхождения;
- описание резиновой смеси и условия вулканизации, если известны;
- метод подготовки образцов, например шлифование;
- тип использованного образца;
- медианное значение толщины;
- направление вырубания лопатки относительно структурной ориентации материала;
- обозначение стандарта;
- температуру испытания и относительную влажность, если требуется;
- количество испытанных образцов;
- отклонения от установленной методики;
- результаты каждого испытания;
- медианные значения определенных свойств;
- дату проведения испытаний.
Ссылочные нормативные документы
| Документ | Назначение |
|---|---|
| ISO 5893 | Требования к оборудованию для испытаний на растяжение, изгиб и сжатие |
| ISO 23529:2016 / ГОСТ ISO 23529—2013 | Общие процедуры приготовления и кондиционирования образцов |
| ISO 5725-3 | Точность и прецизионность методов измерения |
| ISO 6072 | Совместимость гидравлических жидкостей и стандартных эластомерных материалов |
| ISO/TR 9272 | Определение прецизионности для стандартов на методы испытаний |
| ISO 13226 | Стандартные контрольные эластомеры для определения воздействия жидкостей |
| ISO 19983:2017 | Действующий стандарт по определению прецизионности методов испытаний резины |
Статус стандарта
ГОСТ ISO 37—2020 введен в действие с 01.01.2022 и является идентичным международному стандарту ISO 37:2017. Документ заменил предыдущую редакцию ГОСТ ISO 37—2013.