GB T 15584-1995 硫化橡胶在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定 第1部分 基本原理.pdf

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1、中华人民共和国国家标准硫化橡胶在屈挠试验中温升和耐班劳性能的测定GB/T 15584-1995 第一部分:基本原理Rubber , vulcanized- Determination of temperature rise and resistance 10 fatigue In f1 exometer testing一Part 1, Basic principles 本标准等同采用国际标准ISO4666/1一1982硫化橡胶一一在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定一一第1部分2基本原理由于橡胶粘弹行为，所有橡胶在周期变形下都会吸收一部分变形能，并把它转换成热也由于橡胶导热性能差，由形变所产生的

2、热导致较厚橡胶部件内部温度达到相当高的程度.在周期变形很大或温升很高时，橡胶通过疲劳引发破裂，导致损坏。这种损坏开始发生在橡胶内部，然后扩展到外部，最终可能导致橡胶件完全破坏。本标准所规定的试验，可以得到在给定试验条件下橡胶的湿升数据或疲劳寿命。可利用一系列疲劳寿命的测量结果来确定橡胶耐疲劳变形能力的极限或疲劳应力的极限。本标准所用仪器通常称为屈挠试验机，该试验机可使试样经受恒定应力的周期形变或恒定应变的周期形变。本标准规定的疲劳试验不适用于承受拉伸变形的薄形试样进行的疲劳试验。试验中，由于发热迅速消散，升温通常是可忽略不计的，而且损坏是由于裂口产生、增长，最后使试样断裂而造成的。在GB/T

3、13934和GB/T13935中分别叙述了用德墨西亚试验机测定屈挠龟裂和裂口增长的方法。橡胶拉伸疲劳的测定方法已在GB/T1688中叙述e1 主题内容与适用范围本标准规定了屈挠试验的一般原理相所涉及的术语及英定义。本标准适用于硫化橡胶的压缩温升和耐疲劳性能的测定，同时还对预测橡胶成品(轮胎、橡胶支承件、橡胶支座、V带、电缆轮鼓垫圈及在使用中容易受到动态屈挠的类似产品在屈挠试验中耐久性能的测定方法给予较详细的说明.但是由于使用条件的千变万化，所以本标准所叙述的加速试验和使用性能之间还无法设想到简单的相关性.2 I用标准GB/T 1687硫化橡胶在涵绕试验中温升和耐疲劳性能的测定第二部分压缩屈挠试

4、验GB/T 1688 硫化橡胶伸张疲劳的测定GB 2941 橡胶试样环境调节和试验的标准温度、湿度及时间GB/T 9868 橡胶获得高于或低于常温试验温度通则GB/T 9870 弹性体动态试验的一般要求GB/T 13934 硫化橡胶屈挠龟裂的测定国家技术监督局1995-06-12发布1996-02-01实施537 GB/T 15584-1995 G/T 13935 硫化橡胶裂口增长的测定3 定义本标准采用了以下定义。其他有关术语请参考GB/T9870 3- 1 负荷使试祥承受预定的静态或周期性应力或应变。3. 2 预应力F试验中试样所受到的恒定静态应力。注s该预应力可模拟产品的要求.也可直接把

5、试样固定在仪器上.3.3 预应变p试验中试样上被预加的恒定静态应变。注:该li应变可模拟产品的要求，也可直接把试样固定在仪器上.3- 4 周期性应力振幅民或几在预应变或预应力上叠加的周期性作用力幅值与试样原始尺寸之比.3.5 周期性应变振幅或Y.在预应变或预应力上叠加的周期性形变幅值与试样原始尺寸之比。注对某些屈指试验机而盲，周期性应变摄制必须小于预应变的援幅.在压缩屈挠试验机上，预应力曲作用方向与周期应变振幅&相同.在转动屈掘试验机上.周期剪切应变Y.或周期剪切应力r.与辅向压缩预应变，或压缩预应力.相垂直.3.6 发热试验期间，试样通过吸收能量而产生的总热量。注z发热(heatgenera

6、tion)这一术语应当与术语生热气he8tbuild up)区别开来，生热通常与试验温升有关.因此它可能没有考虑到热损耗.3- 7 温升试祥温度的增高。注:温升应着傲是试验过程中在规定时间租给定试祥部位上所测得的温度与试验开始时的温度或环境温度之差.3- 8 疲劳破坏在连续应力作用租一定温度下，试样的化学和或)物理结构和组分变化。3- 9 疲劳寿命N在一定的静态和周期性动态负荷作用下，材料产生破坏或断裂所需的压缩次数。3.10疲劳变形与一定的疲劳寿命相对应的周期性应变振帽。3. 11 疲劳应力与一定的疲劳寿命相对应的周期性应力振幅。3.12极限疲劳变形或几当疲劳寿命曲线变得与logN轴基本平行

7、时相应的周期性应变振幅见下图)。3-13极限疲劳应力或L当疲劳寿命曲线变得与logN袖基本平行时相应的周期性应力振幅见下图5;)8 4 试验机，。周期应变振幅ii.周期1范力每幅c, A l.o, (A) t , (B ).u区(B)GB!T 15584-1995 A 、崎_ B 一一一一-一一-癫劳寿命logN A和B两种橡胶疲劳寿命曲线本章只规定试验机的一般要求，因在GB!T1687和转动屈挠试验机试验中己分别叙述了两种典型的屈挠试验机。但是只要能满足本标准的要求，可以使用其他试验机。在进行比较试验时，应使用同类型试验机。4.1 试验机结构应坚固而精密。能根据不同的试验条件进行调整。4.2

8、 为使读数或记录更精确，所采用机械、光学或电气装置，应具有适当的灵敏度.4.3 在高温下进行试验，应设有符合GB!T9868中所要求的恒温箱。5 试验条件根据橡胶的不同性能和试验目的选择其负荷类型。a. IIp和1，或巳恒定，b. dp和或r，恒定， 岛和1，或巳恒定，d. 岛和.或几恒定.负荷种类和大小都应由橡胶的预期用途所决定。在发热试验中，负荷应达到足以充分鉴别产生的温升，但又不至于高到引起破坏。在疲劳寿命试验中，要选择能够产生可分辨结果的负荷.注3在恒定应变条件下，也能进行试验.6试样6. 1 形状和制备试样应为圆柱体，其尺寸应按所采用试验方法不同而异。试样可用模具直接硫化，也可从胶板

9、或产品上切割，如果试样是从胶板或产品上切取的，应在试验报告中注明。6.2 硫化与试验之间的时间!同隔见GB2941。对所有试验，硫化与试验之间的间隔最短是16h.最长1日l隔为28d，如果是对比试验，应在相同的时间间隔内进行。539 GB/T 1 558 4 1 995 6.3 对于从产品上切取的试样，试验与硫化之间的问隔不得超过三个月，在其他情况下试验在自用户收到产品起的两个月内进行。6.4 试验前，试样应按照GB2941规定的标准温度和湿度下至少调节3h。6.5 为了测量温升或疲劳寿命，每种胶应至少制备两个试样。如果绘制疲劳寿命曲线，应至少准备5个试样，最好10个。7 程序试验时，要根据所

10、用试验方法确定所需程序。以F程序适用于GB/T1687和转动屈挠试验机试验方法。7. 1 温升测量7.1.1 测量温升时，应尽量减少热损失，例如与试样接触的表团应绝热。7. ,. 2 用于对比试验的所有试样，试验前，试祥之间的温度差应恒定在lC之内，包括高温恒温箱内的试样之间或试验室标准温度下的试样之间。7.1.3 为准确的获得温升，试验时间必须长到足以达到热平衡后才能测量。7. 1.4 试样内部温度可以用针状测渥传感器如j入试样测画中心位置，并使测温传感器能紧密接触周围橡胶。为连续测量试验过程中的温度，应在试样表面(或与试验接触的一个表面上)测量，而且可以绘制出温度与试验时间的关系曲线。这两

11、种温度测量方法的根本区别在于橡胶的导热性和表面热辐射性以不同的方式计入测量值。温度测量的允许误差为士lOC.7.2 疲劳寿命的测定试样应经受第5章所规定的各类试验条件，并记录每种情况下试样破坏所需周期数。应采用适当的方法来判断破坏的开始，而且在对比试验时应采用同一判断方法。在任何情况下，试验终止盾都应通过目测检验断开的试样，以确认破坏程度是可比的。在试验过程中不得改变试验条件，当对几种橡胶进行对比时，试验条件应相同。如果仅按一组试验条件测定疲劳寿命，那么所施加的周期应变振幅或应力振幅通常应大于橡胶的极限疲劳变形或极限疲劳应力。?3 极限疲劳变形和极限疲劳应力的测定为测定橡胶的极限变形或极限应力

12、，应在一系列周期应变振幅或周期应力振幅下测定其疲劳寿命，包括疲劳寿命很妖实际上是无限长的那个区域。为此，应使几个试样依次承受有适当间隔的不同负荷，并测量每一负荷下试样破坏的周期数。按上述方法所得的疲劳寿命作为周期应变振幅或周期应力振制的函数.并作出关系曲线图(见图极限疲劳变形和极限疲劳应力则分别为疲劳寿命曲线变得基本上平行于疲劳寿命轴线时的周期应变振幅和周期应力振帽。如果需要，可以利用疲劳寿命对周期应变振幅或周期应力振幅的曲线来计算某一确定疲劳寿命的疲劳变形或疲劳应力。在这种情况下，没有必要进行疲劳寿命趋于无限长时的周期应变振幅或周期应力振幅试验。7- 4 蜗变测量在试验过程中，以适当的时间间

13、隔把试样的高度变化或以压板位移量作为蠕变测量，并用记录仪记录下来。?5 永久变形的计算试样在未变形或未受力状态下的高度与试验结束后并经规定恢复期后的试样高度之差来计算永久变形。并以初始高度的百分比记入报告。选择的恢复期要足够长，以便使恢复基本上达到其渐近值。540 A.O 51盲GB/T 15584-1995 附录A(参考件)当橡胶部件受反复变形时，由于能量损耗或滞后而生热。在很薄的橡胶件中，尽管橡胶导热性能差.这种热也能很快消散。但在比较厚的部件中，产生的热量就不易散失，致使橡胶变热。在不发生降解的情况下，温度最终将达到平衡，对此所产生的热量与通过传导、对流和辐射而消散的热量相等。伺是，如果

14、温度上升到足以引起橡胶降解，则部件可能逐渐越来越热，最后由于高温强度和耐疲劳性能差而破坏，汽车轮胎的爆破就是一个实例。如果变形期间施加的应力超过了橡胶的机械强度，也会引起破坏。在承受重复变形时，不希望出现的其他特征就是永久变形和蠕变。A. 1 屈撞试验机试验的应用屈挠试验机试验是专门用以测量在动态条件下，橡胶耐温升和耐疲劳破坏性能而设计的。因此，它不同于而且还补充了GB/T9870所叙述的试验，后者未考虑疲劳和温升的影响。但是，本标准和GB/T9870所涉及的性能却有一个重要的共同点，即由于橡胶复杂的粘弹行为，其动态性能，例如耐温升和耐疲劳破坏性能对于诸如温度、频率和所施加的静态或周期应力或应

15、变振帽等试验条件非常敏感e例如对各种橡胶进行比较试验，会发现它们的排列顺序会因所用试验条件不同而大不相同。因此，在一系列条件下进行试验并设法使这些条件与某一特定用途或使用条件相关总是可取的。首先要考虑的是在恒定周期应力振幅下还是在恒定周期应变振幅下进行试验。当比较硬度或定伸应力不同的橡胶时，这一点尤为重要。例如，提高炭黑用量引起硬度增高，伴随而来的是滞后作用增强，这是导致在假定应变振幅条件下进行的试验中温升的提高。然而，如果采用恒定的应力振幅，则硬质硫化橡胶的变形将低于软质硫化胶，因而发热也较少。测定耐疲劳破坏性能时，也可以观察到类似结果。耐疲劳性能强烈地依赖于所施加的周期应力或用变的振幅。图

16、中疲劳寿命曲线显示了单一条件试验的缺点。在高苛刻度下，橡胶A劣于橡胶巴，但在低苛刻度下橡胶B又劣于橡胶A。还发现，随着苛刻度逐渐下降，两种胶的疲劳寿命均开始迅速提高，只要施加的应力或应变振幅不超过特性值，疲劳寿命就变得无限长。这个特性值表示疲劳破坏的极限机械条件，根据所使用负荷的类型适当地表示为橡胶的极限变形能力或儿，或极限疲劳应力或几。A.2 试验程序说明A. 2. 1 温升为了测量温升，般建议选择的试验时间应足够长，以使发热和散热之间达到平衡。当温度仍在上升时进行测量是导致误差的根源。为确保试样不出现疲劳破坏，应采用足够低的应力和应变。温升试验特别适于在试祥支承表面上连续记录温度的方法。例

17、如GB/T1687叙述的压缩屈挠试验机试验，尽管仅允许在恒定的预应力和恒定的应变振幅下进行试验。对于其他屈挠试验机，例如，转动屈挠试验机试验方法通常是停机后把针状测温传感器刺入试样中心测量试样温升。在这两种情况f.所记录的温度都与橡胶的导热系数和试样表面的热损失率有关。如果比较两种具有相同滞后程度的橡胶，回1导热性能较高的橡胶囡热损失较快，试祥中心温度较低。A. 2. 2 疲劳寿命在条件允许时，疲劳寿命应在一系列不同苛刻度下进行测定。而且最好试验前估计出极限疲劳变形能力或极限疲劳应力，最适于这种用途的试验机是转动屈挠试验机。因为压缩屈挠试验机有较多的局限性。疲劳试验中考虑的一项重要因素是评价破坏开始的方法。因为破坏通常在试样内部开始，看不到.所以目前的这种方法只能是间接的。突然出现蠕变或温度变化是破坏开始的标志，不管发生哪一种变5斗IGB/T 15584-1995 化，都应立即停止试验并检查试样内部是否变色、气孔或软化等情况。附加说明.本标准由中华人民共和国化学工业部提出。本标准由化学工业部北京橡胶工业研究设计院归口。本标准由化学工业部北京橡胶工业研究设计院负责起草.本标准主要起草人张菊秀.5Z