Випробування еластичності гум за відскоку
Визначення еластичності на упругомере УМР-2
Еластичність - здатність гум повертати частину енергії, повідомленої при ударах, поштовхах і інших короткочасних впливах. Втрати енергії при цьому пов'язані з характерним для гум явищем гістезіса.
механічна енергія, витрачена на деформацію, частково повертається при розвантаженні зразка завдяки оборотності деформації. Втрата повернутої пружної енергії, в порівнянні з витраченої механічної, пояснюється незворотним розсіюванням її у вигляді теплової енеогіі внаслідок процесів внутрішнього тертя в матеріалі - гістезісом. При повторних деформаціях втрати енергії зменшуються і встановлюються практично постійними, оскільки структурні зміни, що відбуваються в гумі при однозначних повторюваних деформаціях, стабілізуються.
На малюнку графічно зображений один цикл процесу навантаження - разгружение. Якщо обидва процеси проводити дуже повільно (щоб встигала проходити релаксація), обидві криві зіллються, гістезіса не відбувається і повернута робота буде дорівнює витраченої. На практиці цикли деформації проводяться досить швидко і гістерезис неминучий.
Криві дозволяють оцінити витрачену і повернуту енергію, а також гістерезисні втрати. Витрачена робота пропорційна площі фігури ОАС, корисна - ВАС. Площа гистерезисной петлі ОАВ пропорційна гістерезисних втрат. Еластичність гуми, або її упругогістерезісние властивості, характеризуються показником корисної пружності - відношенням поверненої (корисної) роботи до витраченої (у%).
При одних і тих же умовах і методикою випробування показник упругогістерезісних властивостей залежить тільки від структури і складу гуми.
Натуральний каучук володіє малими гістерезисних втратами. У синтетичних каучуків гистерезис підсилюють: нерегульованим будова молекул каучуку; наявність в молекулярної ланцюга важких бічних полярних груп (хлоропропеновий каучук, ськн); наявність бензольного кільця (стірольний каучук); збільшення молекулярної маси. Для всіх видів каучуку гистерезис підсилюють наповнення активними наповнювачами і збільшення ступеня вулканізації.
Визначаючи гистерезис, можна порівнювати експлуатаційні характеристики гуми, а також проводити контроль якості гуми.
Упругогістерезісние властивості можна визначати на розривної машині розтягуванням зразка до певної деформації і подальшої його розвантаженням при зворотному ході нижнього затиску.
Визначення еластичності на упругомере.
Сутність випробування є визначення величини відскоку бойка маятника приладу, що падає з певної висоти на випробуваний зразок.
Енергія удару W, витрачена на деформацію зразка, дорівнює потенційної енергії маятника, піднятого на висотуh0
(Роботою тертя осі маятника нехтують);
де m- маса маятника; g- прискорення сили тяжіння; h0 - висота падіння.
Енергія W1 повернута зразком, дорівнює;
де h1 - висота відскоку маятника від зразка.
Еластичність Е, або корисна пружність при відскоку, виражається відношенням поверненої енергії до витраченої (%)
де а1 - кут падіння маятника; А2 -кут відскоку маятника.
Для випробування зразків при високій або низькій температурі упругомер встановлюють в термокамеру.
Основному вузлом застосовуваних для випробувань по СТ РЕВ 108-74 упругомеров УМР-0,1 і У-005 є маятник, який за допомогою засувки 1 може бути закріплений в двох положеннях під кутом 90 і 60 до вертикалі. Відповідно до цього прилад забезпечений двома шкалами 2, відградуйованих одиницях еластичності. Перша шкала (Н = 1), градуйована (в%) за формулою (h1 / h0) * 100. Радіус заокруглення бойка 7,5 мм; втрати енергії маятника за рахунок тертя не більше 2%. Швидкість удару маятника 2-0,04 +0,3 м / с, висота падіння 250мм. Прилад може мати температуру до 200 0 С, прогрів 10 хв.
Зразками служать циліндричні диски або прямокутні паралелепіпеди товщиною (+/- 0,25) мм і діаметром (або стороною) не менше 40мм. Поверхня зразків після вулканізації в формі повинна бути гладкою без видимих на око дефектів, сторонніх включень і забруднень. Випробування проводяться не менш ніж на двох зразках з твердістю по Шору А 30-85. Зразки витримують після вулканізації не менше 6 год і кондиціонують при (23 +/- 2) 0 С не менше 1 год.
Підготовка до роботи:
Вимірюють товщиноміром товщину зразка в трьох точках і визначають середнє арифметичне значення. Визначають твердість по Шору А. Температура випробування (23 +/- 2) або (100 +/- 2) 0 С; Перевіряють установку пружинного захоплення 14; стрілка 12 при нулі шкали 2, а при початковому положенні маятника - на розподілі 100
Зразок 7 поміщають на майданчик 8 так, щоб точки удару були на відстані від його країв не менше 10мм. Переміщення зразка по майданчику під час випробування не допускається. Зразок щільно притискають пружинами 6.
Натисканням на кінець засувки 1 звільняють маятник, при відскоку від зразка його ловлять рукою, не даючи продовжувати здійснювати повторні затухаючі коливання, і за допомогою ручки 15 виводять його кожен раз в верхнє початкове положення.
У слідстві спостерігає у гум ефекту розм'якшення трьома ударами виробляють стабілізацію зразків, що дозволяє отримає ближчі показники випробування. Потім встановлюють стрілку в нульове положення, виконують четвертий удар маятника за зразком і фіксують положення стрілки на відповідній шкалі, приймаючи його за показник еластичності зразка. На одному зразку визначення еластичності проводять не менше ніж в трьох точках.
Для кожного з двох зразків обчислюють середнє значення з результатів трьох вимірів, а потім середнє арифметичне значення з двох отриманих результатів. Допускається відхилення не більше +/- 5%.