硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置的設(shè)計(jì)

徐云慧，王 虎，王艷秋，臧亞南

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140；2．中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221116；3．徐州徐輪橡膠有限公司， 江蘇 徐州 221005）

拉伸性能是硫化膠物理性能的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，而拉斷永久變形則是其中的重要項(xiàng)目之一。根據(jù)GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定》中規(guī)定，硫化膠拉斷永久變形是將試樣拉伸至斷裂，再測(cè)其在自由狀態(tài)下恢復(fù)3 min后剩余的變形，其值為工作部分伸長(zhǎng)量與初始長(zhǎng)度的百分比[1]。

式中，ε為拉斷永久變形，%；L1為試樣斷裂并停放3 min后對(duì)接標(biāo)距，mm；L0為試樣初始標(biāo)距，mm。

1 硫化膠拉斷永久變形測(cè)試方法的不足

GB/T 528—2009測(cè)試硫化膠拉斷永久變形是在試樣拉斷并放置3 min后，由試驗(yàn)者手動(dòng)將斷裂的兩部分對(duì)接在一起，測(cè)定試樣斷裂后對(duì)接標(biāo)距，通過式（1）計(jì)算拉斷永久變形。一般測(cè)定3個(gè)或5個(gè)試樣的斷裂后對(duì)接標(biāo)距，然后取中值。這種方法存在以下不足之處。

1.1 試驗(yàn)時(shí)間精確度差

試樣拉斷后需放置3 min，通過表或手機(jī)計(jì)時(shí)控制的時(shí)間精確度低，影響試驗(yàn)結(jié)果。

1.2 手動(dòng)對(duì)接控制不準(zhǔn)

由于是試驗(yàn)者手動(dòng)對(duì)接試樣，斷裂后對(duì)接標(biāo)距控制不準(zhǔn)確，影響試驗(yàn)結(jié)果。

1.3 斷裂試樣易混亂

在有多組試樣進(jìn)行測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)者容易將斷裂的試樣弄亂，影響試驗(yàn)結(jié)果。

1.4 試驗(yàn)效率低

在有多組試樣進(jìn)行測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)者需逐個(gè)測(cè)量并記錄試樣斷裂后對(duì)接標(biāo)距，然后通過公式計(jì)算拉斷永久變形，工作量較大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，工作效率低。

硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置的設(shè)計(jì)目的就是解決上述4個(gè)問題，即通過測(cè)試裝置直接得到拉斷永久變形，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性和效率[2]。

2 硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置的設(shè)計(jì)

硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置的裝配如圖1所示[3]。

圖1 硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置的裝配示意

硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置由6個(gè)部分組成，即試樣存放槽、底板、試樣固定架、測(cè)量尺、機(jī)械自動(dòng)提醒器、數(shù)據(jù)觀察板[4]。

2.1 試樣存放槽

根據(jù)GB/T 528—2009，每種硫化膠的拉斷永久變形測(cè)試需要檢測(cè)3個(gè)或5個(gè)試樣，因此在測(cè)試裝置上并列設(shè)置5個(gè)試樣存放槽，并逐一標(biāo)記1#，2#，3#，4#和5#，拉伸斷裂后的試樣對(duì)應(yīng)平放在試樣存放槽中，避免了試樣弄亂的問題。以1型啞鈴狀試樣尺寸為參考，試樣存放槽設(shè)計(jì)寬度為25 mm，長(zhǎng)度為40～50 mm，高度為8～15 mm。

2.2 底板

將5個(gè)試樣存放槽左端平齊固定在金屬底板上，底板長(zhǎng)度為180～200 mm，寬度為150～160 mm，厚度為1～2 mm。

2.3 試樣固定架

試樣靜置3 min后平鋪在試樣存放槽中，每個(gè)試樣存放槽配置2個(gè)試樣固定架，由試樣固定架固定試樣兩端。試樣固定架為工字架，底座為寬度8～10 mm、長(zhǎng)度25 mm、厚度1～2 mm的不銹鋼片。支撐架為直徑8～15 mm、高度50～100 mm的金屬圓柱，把柄為直徑5～10 mm、長(zhǎng)度50～60 mm的金屬圓柱。

2.4 測(cè)量尺

測(cè)量尺為寬度25 mm、厚度1.0 mm、長(zhǎng)度135 mm的鋼板尺，平放在試樣存放槽內(nèi)。

2.5 機(jī)械自動(dòng)提醒器

每個(gè)試樣存放槽配備1個(gè)機(jī)械自動(dòng)提醒器，可隨時(shí)控制靜置3 min的時(shí)間。

2.6 數(shù)據(jù)觀察板

試樣初始標(biāo)距已知，斷裂試樣靜置3 min后，測(cè)量斷裂后對(duì)接標(biāo)距（保留1位小數(shù)）。用工作部分伸長(zhǎng)量與初始標(biāo)距的差值（以0.1 mm遞增）與試樣初始標(biāo)距之比制定數(shù)據(jù)觀察板。實(shí)際測(cè)試時(shí)，將試樣存放槽中斷裂后對(duì)接標(biāo)距居中的試樣的L1－L0值，與數(shù)據(jù)觀察板對(duì)照，即可得到該批試樣的拉斷永久變形。

以1型試樣（初始標(biāo)距為25 mm）為例，數(shù)據(jù)觀察板如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)觀察板上L1－L0值與拉斷永久變形的關(guān)系

3 使用效果

硫化膠拉斷永久變形測(cè)試裝置使用效果如下。

3.1 試驗(yàn)條件控制準(zhǔn)確

硫化膠拉斷永久變形測(cè)試要求每個(gè)試樣均要嚴(yán)格控制拉斷后恢復(fù)時(shí)間為3 min。硫化膠拉斷永久變形裝置的每個(gè)試樣存放槽均配備了1個(gè)機(jī)械自動(dòng)提醒器，可準(zhǔn)確控制試驗(yàn)時(shí)間。

3.2 測(cè)試準(zhǔn)確性提高

硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置可準(zhǔn)確地判斷同一批試樣的拉斷永久變形，更避免了斷裂試樣混淆，從而保證了測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確。

3.3 測(cè)試效率提高

按GB/T 528—2009測(cè)試硫化膠拉斷永久變形時(shí)要求從3個(gè)試樣或5個(gè)試樣的測(cè)試值取中值，過去需要逐一計(jì)算，而硫化膠拉斷永久變形裝置增加了數(shù)據(jù)觀察板，將在試樣存放槽中的一批試樣直接觀察，計(jì)算斷裂后對(duì)接標(biāo)距居中的一個(gè)試樣的L1－L0值并與數(shù)據(jù)觀察板對(duì)照，即可得到該批試樣的拉斷永久變形，大大提高了測(cè)試效率。

4 結(jié)語

硫化膠拉斷永久變形測(cè)試輔助裝置不僅解決了試驗(yàn)條件控制不準(zhǔn)和斷裂試樣易混淆的問題，大大提高了測(cè)試的準(zhǔn)確性和效率，而且制造簡(jiǎn)單，操作方便。目前該裝置已在江蘇省橡膠循環(huán)利用工程研究中心和江蘇省全合成橡膠非公路型輪胎工程研究中心得到應(yīng)用。該裝置設(shè)計(jì)已申請(qǐng)實(shí)用新型專利《一種硫化膠拉斷永久變形測(cè)試裝置》，并獲受理[5]。