Испытание прочности связи резины или термопластика с металлом
ГОСТ ISO 814-2013 устанавливает метод определения прочности связи резины или термопластика с металлом на образце, где эластомерный слой закреплен между двумя параллельными металлическими пластинками. Испытание показывает усилие, необходимое для разрушения адгезионного соединения при отрыве перпендикулярно поверхности склеивания.
Документ идентичен международному стандарту ISO 814:2011 и введён в действие в Российской Федерации с 1 января 2016 года.
Где применяют метод двух пластин
Метод предназначен прежде всего для испытательных образцов, подготовленных в лаборатории при стандартных условиях. Его используют при разработке рецептур резиновых смесей, подборе адгезионных систем и в ходе производственного контроля качества.
Стандарт ориентирован именно на сравнительную и контрольную оценку адгезии резины к металлу на стандартных образцах, а не на испытание готовых изделий произвольной формы.
Сущность метода испытания
Во время испытания измеряют усилие, направленное перпендикулярно поверхности соединения, которое требуется для разрушения стандартного образца. Образец состоит из резинового слоя, прикрепленного к двум металлическим пластинкам с помощью исследуемого адгезионного соединения.
По зарегистрированной максимальной силе затем рассчитывают прочность связи в паскалях, деля усилие на площадь поперечного сечения образца.
Оборудование для испытания
| Оборудование | Требование |
|---|---|
| Разрывная машина | По ISO 5893, точность измерения силы — класс 2 |
| Скорость перемещения зажима | 25 ± 5 мм/мин |
| Приспособление для удержания образца | Должно обеспечивать центрирование усилия и его перпендикулярность поверхности соединения |
Требования к разрывной машине
Стандарт требует применять разрывную машину, соответствующую ISO 5893 и обеспечивающую точность измерения силы, соответствующую классу 2. Скорость перемещения подвижного зажима должна составлять (25 ± 5) мм/мин.
Для получения более достоверных результатов предпочтительна машина с безынерционным силоизмерителем, поскольку фрикционные и инерционные эффекты могут искажать показания на машинах другого типа.
Зачем нужно центрирующее приспособление
Приспособление для удержания образца должно обеспечивать такое положение, при котором усилие отрыва прикладывается строго перпендикулярно поверхности соединения. Это позволяет исключить перекосы и неравномерное распределение нагрузки.
Если образец установлен с нарушением центровки, результат испытания может отражать не только прочность адгезии, но и влияние изгиба или смещения при растяжении.
Стандартный образец для испытания
| Параметр | Требование |
|---|---|
| Форма резиновой части | Диск |
| Толщина резинового диска | 3,0 ± 0,1 мм |
| Диаметр резинового диска | 35–40 мм, с предельным отклонением ±0,1 мм |
| Диаметр металлических пластин | Примерно на 0,1 мм меньше диаметра резинового диска |
| Толщина металлических пластин | Не менее 9 мм |
Материалы образца и подготовка поверхностей
Круглые металлические пластинки стандартных размеров изготавливают предпочтительно из прутков катаной углеродистой стали. Допускается использовать и другие металлы, если они соответствуют требуемым размерам и условиям испытания.
Гладкие металлические поверхности должны быть предварительно подготовлены и обработаны соответствующим адгезионным соединением. Поверхность резины, соединяемая с металлом, также должна быть обработана этим соединением.
Как готовят резиновые заготовки
Резиновые заготовки вырубают штанцевым ножом такого размера, чтобы при формовании была минимальная выпрессовка. Затем резиновую заготовку и металлические пластинки устанавливают в пресс-форму.
Конструкция пресс-формы должна обеспечивать вытекание резины за пределы металлических пластинок примерно на 0,05 мм. Это нужно для предотвращения вырывания резины кромкой металла во время испытания.
Требования к чистоте при сборке образца
Во время подготовки образцов поверхности резины и металла необходимо защищать от пыли, влаги и других посторонних веществ. При сборке не допускается касаться соединяемых поверхностей руками.
Такие требования важны, потому что даже небольшое загрязнение может заметно повлиять на адгезию и привести к искажению результатов сравнительных испытаний.
Условия формования образцов
Образцы формуют в пресс-форме при нагревании и под действием давления в течение заданного времени. Температура и длительность формования должны соответствовать требованиям к исследуемому адгезионному соединению.
После формования образцы извлекают из пресс-формы осторожно, чтобы не деформировать поверхность до охлаждения.
Количество образцов и кондиционирование
Для испытания используют не менее трёх образцов. Перед испытанием их кондиционируют по ISO 23529 не менее 16 ч при температуре (23 ± 2) °C или (27 ± 2) °C.
Одна и та же температура должна применяться для единичного испытания или серии сравнительных испытаний. Время между вулканизацией и испытанием также принимают по ISO 23529.
Порядок проведения испытания
- Образец закрепляют в зажимах разрывной машины.
- Особое внимание уделяют точному центрированию образца.
- Образец растягивают до разрушения при постоянной скорости 25 ± 5 мм/мин.
- Регистрируют максимальное усилие, достигнутое в момент разрушения.
Как рассчитывают прочность связи
Для каждого образца прочность связи резины с металлом рассчитывают в паскалях. Для этого максимальную силу, зарегистрированную при испытании, делят на площадь поперечного сечения образца.
Такой способ расчета позволяет сопоставлять результаты между образцами одинаковых размеров и оценивать эффективность различных адгезионных систем.
Типы разрушения при испытании
| Обозначение | Характер разрушения |
|---|---|
| R | Разрушение по массиву резины |
| RC | Разрушение по границе резина — адгезионный слой |
| СР | Разрушение по границе адгезионный слой — основание (грунтовка) |
| М | Разрушение по границе металл — основание (грунтовка) |
Почему важно фиксировать характер разрушения
Одинаковое значение усилия отрыва может соответствовать разным причинам разрушения соединения. Поэтому стандарт требует не только указывать прочность связи, но и описывать тип разрушения каждого образца.
Это помогает понять, где именно находится слабое место системы: в самой резине, в контакте резины с адгезионным слоем, в грунтовке или на границе металл — грунтовка.
Калибровка оборудования
Аппаратуру калибруют в соответствии с приложением А. Порядок калибровки основывается на рекомендациях ISO 18899 и включает как визуальный контроль, так и проверку основных параметров испытательного оборудования.
В приложении приведен график калибровки для размеров металлических пластин и резинового диска, скорости движения зажима, точности измерения усилия, температуры кондиционирования и условий испытания.
Основные параметры калибровки
| Параметр | Требование |
|---|---|
| Толщина металлической пластины | Не менее 9 мм |
| Толщина резинового диска | 3,0 ± 0,1 мм |
| Скорость движения зажима | 25 ± 5 мм/мин |
| Точность измерения усилия | Класс 2 по ISO 5893 |
| Температура кондиционирования и испытаний | 23 ± 2 °C или 27 ± 2 °C |
Ссылочные нормативные документы
| Документ | Назначение |
|---|---|
| ISO 5893 | Требования к испытательному оборудованию для растяжения, изгиба и сжатия |
| ISO 18899 | Руководство по калибровке испытательного оборудования |
| ГОСТ ISO 23529-2013 | Подготовка и кондиционирование образцов для физических методов испытаний |
Что должно быть в протоколе испытания
- Обозначение ГОСТ ISO 814-2013.
- Время и температуру вулканизации.
- Дату вулканизации.
- Диаметр резиновой части образца.
- Сведения о металле пластинок, если он отличается от предпочтительного.
- Время и температуру кондиционирования перед испытанием.
- Температуру проведения испытания.
- Любые отклонения при испытании.
- Количество испытанных образцов.
- Результат испытания каждого образца.
- Тип или типы разрушения с указанием процента каждого типа.
- Дату проведения испытания.
Статус стандарта
ГОСТ ISO 814-2013 является действующим межгосударственным стандартом, введённым впервые. В тексте документа указана степень соответствия IDT по отношению к международному стандарту ISO 814:2011.