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      橡胶试样拉伸性能是一项橡胶质量检测的重要指标之一,几乎所有的橡胶相关产业的品质实验室都会配置一台和多台橡胶拉力试验机。但笔者在维修时候发现,其实很多实验室的橡胶拉力试验机的配置并不一定能够完全满足相关标准的要求。这其中既有用户试验机选型人员的不专业原因,亦有厂家销售人员的的沟通不充分 马虎所致。当然,也有部分则是,大部分工矿企业用户的标准意识不强,舍不得投入的原因,我们该选择一台什么样的橡胶拉力试验机来做橡胶拉伸试验呢?笔者从如下角度分析
一、按照相关标准,明确需要的数据。一般来说,橡胶的拉伸试验需要求取以下几项或七项的参数
1.试样拉伸至断裂过程中出现的最大力值(拉伸强度);
2.试样断裂时的力值(断裂强度);
3. 屈服点对应的力值(屈服点拉伸应力);
4.试样拉伸到给定伸长率时的力值(定伸应力);
5.试样拉伸至给定应力时的伸长率(定应力伸长率);
6.屈服点对应的伸长率(屈服点伸长率);
7.试样断裂时的伸长率(扯断伸长率)。
二、根据所测参数的要求,橡胶拉伸试验过程中需要实时监测的数据:拉力和标距变化量,所以用于测试橡胶拉伸性能的橡胶拉力试验机必须满足以下四个要求:
1.大行程。
由于橡胶在拉伸时变形量很大,尤其是乳胶制品,伸长率有可能高达1000%以上。所以在橡胶试样断裂之前,必须保证夹持器有足够的行程。
2.高精度及高频率的数据采集。
拉伸橡胶不需要很大的力,拉力测量范围不需要很大,所以需要力值的精度较高。一般要求试验机能够求取小数点后两位以上精度的力值。此外由于检测橡胶拉伸性能需要拉伸过程中的数个拉力值,而拉伸试验又不可重复,所以即时准确记录每个试验段的拉力力值对于试验成败起着非常重要的作用。
3.准确的标距测量和记录装置。
试样标距的测量是计算橡胶伸长率的重要数据,所以橡胶拉伸试验中拉力试验机必须准确地测量试样的应变量,并即时地记录下来。
4.可以准确描述应力-应变曲线的装置。
拉伸试样中的拉力值和标距之间有着密切的联系,例如:试样的定伸应力需要测量试样拉伸到给定伸长率的力值,而定应力则需要测量试样拉伸到给定应力的标距。试验完成后,准确的应力-应变曲线可以再现试验过程,并清晰的反映每个试验段的数值,便于计算试验要求的项目
三、试验人员橡胶拉力试验机选型参考
综合上述,试验人员按以下方法选择一台合适的橡胶拉力试验机
1.试验机 行程范围。
普通标准厚度试样(124型哑铃状试样的厚度为2.0±0.2mm3型试样的厚度为1.0±0.1mm)断裂时的标距一般都在1米以内;特殊厚度试样,如医用橡胶手套的试样,断裂时标距有可能超过1米。所以夹具移动范围一般在1米到1.5米之间,这样可以适合各种橡胶试样的拉伸试验。要实满足这一要求并不困难,一般的橡胶拉力试验机的机械传送部分均可以满足。
2橡胶拉力试验机 拉力测量和记录装置。
拉力试验机的拉力测量和记录装置主要由两种:机械仪表式和传感器式。机械仪表式拉力测量装置主要依靠拉伸过程中的反作用力,通过弹簧、砝码等机械传送装置带动仪表盘上的指针转动标示拉力值,并利用传统的记录仪记录力值-时间曲线。机械仪表式拉力试验机价格便宜,但其性能却无法达到橡胶拉伸试验的要求,它只能单独处理拉力值,无法记录细微变化的拉力值,并将拉力值和试样标距有效地联系起来。装有适当精度拉力传感器的拉力试验机则可以精确记录每一时刻的拉力值,并通过相关程序进行处理、计算,以满足橡胶拉伸试验的要求。
3.试验机 标距测量和记录装置。
橡胶的标距测量是拉伸试验中的一个重要环节,直接影响到试验的准确性。现阶段标距测量方法主要有两种:手动测量和自动测量。 手动测量就是在夹具移动杆边竖直设置一根标尺和两根可在竖直方向上移动的水平标距杆,拉伸试验时,靠目力观察试样上标距的变化,手动控制两根标距杆,使之与试样上的标距同步,同时记录标距杆在标尺上的移动距离。手动测量的误差非常大:其一,目力观察试样标距会引起一定的偏差;其二,靠手动移动标距杆始终无法准确跟踪试样标距变化;其三,试验人员一边移动标距杆,一边很难记录标距值,更无法在试验结束后准确描述应力-应变曲线。
相比较自动测量标距更有利于对橡胶拉伸性能的检测。现在许多拉力试验机的自动标距测量装置采用接触式传感器即时测量标距的变化,传感器移动装置的安装位置主要有两种:安装在夹具上;试样上。将移动装置安装在夹持器的传感器有一定的局限性。由于橡胶的弹性变形非常大,夹持器的移动距离和试样标距的变化值有很大的差距,所以安装在夹具上的标距传感器比较适合检测弹性变形非常小(如金属材料)试样的拉伸性能,而不能用于检测橡胶拉伸性能。
另一种安装方式是在夹具移动杆边竖直设置一根光栅尺和两根可在竖直方向上移动、带有小夹子的水平标距杆(俗称:大变形)。这种传感器的安装方式和上面所说的手动测量的使用原理是一致的,只是将标尺改成光栅尺,将手动操作改成由试样带动标距杆移动。安装在标距上的传感器适用于金属或标准厚度橡胶试样的拉伸试验,因为拉伸这些试样时的力值较大,带动标距杆移动的力值与之相比很小,虽然会对试样有一定影响,但不足以影响整个试验的成败。
橡胶拉伸性能检测中有一些特殊试样就不能采取接触式传感器进行标距测量,例如医用橡胶手套试样。橡胶手套的主要成分为天然乳胶,拉伸试验过程中所用的拉力值比一般的橡胶制品小,同时GB75431996《橡胶医用手套》中规定拉伸性能试验的试样是直接在橡胶医用手套成品上直接裁取的,所以裁取下的试样厚度很小,大约只有0.2mm左右,这样厚度的乳胶试样只需要很小的力值就可以将试样拉伸很长。所以采取接触式标距测量方式对试样拉伸试验会产生很大的影响,影响原因如下:其一,接触试样的标距杆的自重会将试样向下扯,影响拉力测量;其二,标距杆的夹持对被夹持部位的拉伸有一定的影响,使其不能自由拉伸。
采取 非接触式视频引伸计 就可以避免上述这些问题,采用摄像的方法对标距的变化进行跟踪就是其中一个方法。试样背景采用黑色粗糙不反光材料(如黑色粗糙绝缘胶布),将标距部分(即两条标距线之间的部分)用对比度高的涂料涂色(若试样颜色较浅则标距用黑色颜料涂满,若试样颜色较深则标距用白色颜料涂满),将摄像头采集的图像输入计算机,调整对比度,使标距边界在计算机上可清晰辨别。在拉伸过程中通过计算机对采集到的图像进行处理,对标距线进行跟踪,实时测试标距值。这种测量方法不仅可以准确地测量出每一时刻的标距值,还不会影响到橡胶的拉伸过程。
*上面所述,均为橡胶 材料的力学检测要求。橡胶成品件的相关检测并不能完全参照上面方法。如笔者曾为 日本 鬼怒川橡塑制品中国PK10计划所选的一款材料试验机。则需要按照其成品要求做 等负荷循环压缩试验,插拔力循环试验,保载荷持久试验等。这些试验已不是一般橡胶拉力试验机可以完成的了。材料科学的进步,质量标准的提高,会有更多的试验要求。与时俱进是唯一的应对办法。
橡胶拉力试验机,按照不同层次客户需求主要分为以下三种:
微机控制单臂电子式拉力试验机 数显电子拉力试验机微机控制门式拉力试验机。

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