DIN 53512-2000 Testing of rubber - Determination of rebound resilience (Schob pendulum)《橡胶试验 回弹性的测定(Schob摆锤)》.pdf

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1、DEUTSCHE NORM Prfung von Kautschuk und Elastomeren I Bestimmung der Rckprall-Elastizitt (Schob-Pendel) I 53512 ICs 83.060 Ersatz fr Ausgabe Dezember 1988 Testing of rubber - Determination of rebound resilience (Schob pendu I u m) Essai du caoutchouc et des lastomres - Dtermination de la resilience d

2、e rebondissement (pendule de Schob) Vorwort Die vorliegende Norm wurde vom Arbeitsausschu NMP 434 ,Prfung physikalischer Eigenschaften von Kautschuk und Elastomeren“ im Normenausschu Materialprfung (NMP) erstellt. Die Norm erfllt die Festlegungen der Internationalen Norm IS0 4662 : 1986 ,Rubber - De

3、termination of rebound resi- lience of vulcanizates“, soweit das Schob-Pendel betroffen ist. Die ISO-Norm It die Anwendung sowohl des Lpke- als auch des Schob-Pendels zu. In ausgedehnten nationalen und internationalen Versuchen konnte gezeigt werden, da beide Gerte die gleichen Prfergebnisse zeigen

4、unter der Vor- aussetzung, da beim Schob-Pendel die Probendicke von 6,Omm auf 12,Smm gendert wird. Auerdem ist darauf zu achten, da die Reibung des Pendels klein ist oder bis zu einem bestimmten Wert der Reibung eine Korrektur vorge- nommen wird. In der Internationalen Norm werden verschiedene Gerte

5、 zugelassen, wenn eine Kennzahl (die schein- bare Verformungsenergiedichte (m . ?/(O . d2) innerhalb bestimmter Toleranzen liegt, die recht weit gefat werden konnten, so da sowohl das Lpke- als auch das Schob-Pendel diese Bedingung erfllen. In den Festlegungen der bevorzugten Standard-Prftemperature

6、n und den Temperaturtoleranzen hat man sich eben- falls an die ISO-Festlegungen gehalten. Im Abschnitt Begriffe ist die Beziehung zwischen Rckprall-Elastizitt und tan aufgenommen, die bei der festgelegten Probendicke von 12,s mm besser zutrifft. Bei einem quantitativen Vergleich dieser beiden Gren i

7、st aber zu beachten, da der Verlustfaktor von der Temperatur, der Frequenz und der Amplitude abhngt. Da die Amplitude und die Frequenz beim Rckprallversuch nicht genau bekannt sind, ist in den meisten Fllen nur ein qualitativer Vergleich mglich. nderungen Gegenber Ausgabe Dezember 1988 wurden folgen

8、de nderungen vorgenommen: a) Norm redaktionell berarbeitet. b) Die Verwendung des Schleppzeigers beim Schob-Pendel wird nicht mehr beschrieben, da nicht mehr dem Stand der Technik entsprechend. Frhere Ausgaben DIN 53512: 1940-12,1959-01,1965-12,1976-07,1981-03,1988-12 1 Anwendungsbereich Das Prfverf

9、ahren nach dieser Norm dient zur Beurteilung des Elastizittsverhaltens von Elastomeren in einem Hr- tebereich von 30 bis 85 Shore A bzw. IRHD (siehe DIN 53519-1) bei Stobeanspruchung. Insbesondere ist dieses Verfahren geeignet, mit einfachen Mitteln erste Anhaltspunkte ber das dynamische Verhalten e

10、ines Ela- stomers zu vermitteln. Bei der Verformung von Elastome- ren wird Energie aufgenommen, die teilweise wiederge- wonnen wird, wenn das Elastomer wieder in die ursprng- liche Gestalt zurckkehrt. Derjenige Teil der Energie, der als mechanische Energie verlorengeht, wird im Elastomer in Wrme umg

11、ewandelt. 2 Normative Verweisungen Diese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verwei- sungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehend aufgefhrt. Bei dat!erten Verweisungen gehren

12、 sptere Anderungen oder Uberarbeitungen dieser Publikationen Fortsetzung Seite 2 bis 4 Normenausschu Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Normen auscchu Kautsc huktec hni k (FAKAU) im DIN O DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsw

13、eise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet. Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Ref-Nr. DIN 53512 : 2000-04 PreisgL 05 VertL-NL 0005 Seite 2 DIN 53512 : 2000-04 nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berar- beitung ei

14、ngearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publi- kation. DIN 53513 Prfung von Kautschuk und Elastomeren - Bestim- mung der visko-elastischen Eigenschaften von Elasto- meren Prfung von Elastomeren - Bestimmung der Kugel- druckhrte von Weichgummi, I

15、nternationaler Gummi- hrtegrad (IRHD) - Hrteprfung an Normproben Kautschuk und Elastomere - Normalklimate fr die Konditionierung und Prfung von Probekrpern (IS0 471 : 1995) Elastomere oder thermoplastische Elastomere - Her- stellung von Proben und Probekrpern - Teil 1 : Physi- kalische Prfungen (IS0

16、 4661-1 : 1993) DIN 53519-1 DIN IS0 471 DIN IS0 4661 -1 3 Begriff 3 1 Rckprall-Elastizitt R ist das Verhltnis der wiedergewonnenen Energie zur auf- gewendeten Energie. ANMERKUNG 1 : Das Energieverhltnis wird bei dem in dieser Norm beschriebenen Rckprall-Versuch aus dem Quotienten der Rckprallhhe ein

17、es Pendels und seiner Fallhhe berechnet, siehe Abschnitt 9. ANMERKUNG 2: Zwischen der Rckprall-Elastizitt R und dem mechanischen Verlustfaktor tan6 besteht fr kleine Werte des Verlustfaktors die Beziehung R - (1 - x . tan 6), siehe DIN 53513. ANMERKUNG 3: Der Wert der Rckprall-Elastizitt bei einem g

18、egebenen Material ist von verschiedenen Fak- toren abhngig: - der Temperatur, die in der Nhe des bergangsbe- reiches des Materials den grten Einflu hat; - der Verformungsgeschichte des Materials, die ein mechanisches Konditionieren insbesondere gefll- ter Elastomere notwendig macht; - den konstrukti

19、v bedingten Gren, z. B. Art und Mae von Hammerfinne und Probe, Verformungs- geschwindigkeit und Verformungsenergie. Gren, die Zeit und Amplitude der Verformung beeinflus- sen, haben nur mige Auswirkungen zur Folge und knnen relativ weit toleriert werden. 4 Gert 4.1 Allgemeines Die Rckprall-Elastizit

20、t wird mittels einer mechanischen Schwingvorrichtung mit einem Freiheitsgrad gemessen. Es gibt verschiedene Ausfhrungen dieser Gerte. Unab- hngig von den Ausfhrungsformen ergeben diese Gerte im wesentlichen die gleichen Werte der Rckprall-Elastizi- tat, wenn die Gerteparameter innerhalb der in 4.2.5

21、 ange- gebenen allgemeinen Grenzen liegen. 4.2 Beschreibung des Gertes Das Prfgert besteht aus einem Gestell mit Ambo, einer Halteeinrichtung fr den Probekrper, einem Pendel mit Hammerfinne und einer Vorrichtung zur Anzeige der Rckprall-Elastizitt. 4.2.1 Das Gestell mit dem Ambo mu zusammen eine Mas

22、se haben, die mindestens 100mal so gro ist wie die auftreffende Masse des Pendels. 4.2.2 Die Haltevorrichtung mu einen festen, seitlich nicht einengenden Sitz des Probekrpers sicherstellen. Sie soll die gleiche Wirksamkeit haben, wie sie durch Auf- kleben des Probekrpers auf die Amboflche erhalten w

23、ird. Der Unterschied zwischen der Rckprall-Elastizitt des gehaltenen Probekrperc und der des aufgeklebten Probekrpers soll kleiner als zwei Einheiten der Rckprall- Elastizitt sein. Diese Bedingung mu sowohl bei hoch- elastischen (Rckprall-Elastizitt um 90 %) als auch bei sehr harten (Hrte 80 bis 85

24、Shore A bzw. IRHD) Probe- krpern erfllt werden. Die Haltevorrichtung kann als mechanische Klemmvor- richtung, als Saughalter oder als Kombination beider aus- gefhrt sein. 4.2.3 Das Pendel besteht aus Pendelstange, Hammer und Hammerfinne, siehe Bild 1. Das Pendel ist so aufge- hngt, da es unter der W

25、irkung der Schwerkraft auf einer Kreisbahn schwingt. Der Pendelhammer mu um 90“ angehoben werden knnen. Bei lotrecht hngendem Pen- - Pendelstange Probekrper Ambo Pendeilange L r a /t Aufiagekraft F mmer Hammer finne Bild 1 : Schematische Darstellung eines Prfgertes Seite 3 DIN 53512 : 2000-04 del so

26、ll die halbkugelfrmige Hammerfinne die Oberflche des Probekrpers gerade berhren. Die Auftreffrichtung der Hammerfinne mu senkrecht zur kreisfrmigen Ober- flche des Probekrpers liegen. 4.2.4 Die Anzeige der Rckprall-Elastizitt soll eine mglichst reibungsfreie Messung des Rckprallwinkels a gestatten.

27、Die Rckprall-Elastizitt R in % ergibt sich aus dem Rckprallwinkel a nach folgender Formel: siehe auch Abschnitt 9. 4.2.5 Die zugelassenen Parameter sind: Halbkugeldurchmesser D der Hammerfinne: Wirksame Pendelmasse m: Auftreff geschwi nd ig keit v: Schein bare Verformungsenergiedichte m . v2/(D . d2

28、): Die Ausfhrung nach Schob hat folgende Gerteparame- ter: Durchmesser D: Pendelmasse m: Pendellnge L: Mit diesen Parametern und der festgelegten Probendicke d = (12,s f 0,5) mm erhlt man eine scheinbare Ver- formungsenergiedichte von 427kJ/m3. Das so fest- gelegte Schob-Pendel hat ein Arbeitsvermge

29、n AN = (500f 9)mJ. Die Reibung des Gertes mu den Ausfhrungen nach 5.4 entsprechen. R = (1 -cosa) . 100, (1 ) (12,45 bis 15,OS) mm (0,247 bis 0,35) kg (1,40 bis 2,04) m/s (351 TI;) H/m3 (15 f 0,OS) mm (0,255 f 0,003) kg (200 f 0,5) mm 5 berprfung des Prfgertes Speziell fr das Gert nach Schob gilt: 5.

30、1 Auflagekraft F Zur Kontrolle der beim Auftreffen auf den Probekrper wirksamen Pendelmasse m wird die Auflagekraft F an dem waagerecht liegenden Pendel im Abstand L von der Pendeldrehachse bestimmt (siehe Bild 1). Fr die Auflage- kraft gilt: F = (2,50 f 0,03) N (2) 5.2 Reduzierte Pendellnge L, Die

31、reduzierte Pendellnge Lred wird mit Hilfe der Schwingdauer T ermittelt: g . T2 Lred = mitg = 9,807m/s (3) Fr die reduzierte Pendellnge gilt: Lred = (200 f 1,s) (4) Die mittlere Schwingungsdauer T einer Schwingung wird aus der Schwingungsdauer von 50 Schwingungen ermit- telt. Hierzu wird das Gert um

32、etwa 45“ geneigt aufgestellt und das Pendel mit 5“ Anfangsausschlag in Schwingun- gen versetzt. Aus der Masse und der reduzierten Pendellnge ergibt sich das Arbeitsvermgen AN des Pendels: AN = m g Lred = m v2/2 (5) Fr das Arbeitsvermgen gilt: AN = (500 f 9) mJ 5.3 Auftreffgeschwindigkeit v Die Auftr

33、effgeschwindigkeit v wird aus der reduzierten Pendellnge Lred nach folgender Formel bestimmt: Fr die Auftreffgeschwindigkeit gilt: v=l/- (7) v = (1,98 f 0,Ol) m/s (8) 5.4 Reibung 5.4.1 Vorrichtung Zur Bestimmung der Reibung wird die in 5.2 beschriebene Anordnung eingesetzt, die es gestattet, Winkel

34、bis 40“ zu verwenden und den Winkelausschlag a der Schwingung zu beobachten. 5.4.2 Kontrolle der Pendellagerreibung und der Luftreibung Das Pendel wird um etwa 40“ ausgelenkt und die Anzahl der Vollschwingungen bis zum Stillstand gezhlt. Die Anzahl der Schwingungen soll grer als 300 sein. 5.4.3 Fehl

35、er der angezeigten Rckprall-Elastizitt R Der Fehler der angezeigten Rckprall-Elastizitt R ist in 5 Stufen, und zwar bei etwa lo%, 20%, 30%, 50% oder 60 % und 80 % der Skala, zu bestimmen. Die Bestimmung erfolgt, indem das Pendel in Steigrich- tung angehoben und untersttzt oder sonstwie festge- setzt

36、 wird. Dann wird der Rckprallwinkel a mittels eines Kathetometers oder einer Winkelwasserwaage gemessen. Die Meunsicherheit darf dabei f0,065“ nicht berschrei- ten. Die theoretische Rckprall-Elastizitt R, wird mit nachstehender Formel berechnet: Dabei ist: R, die ermittelte Rckprall-Elastizitt; a de

37、r gemessene Rckprallwinkel pl; R die vom Gert angezeigte Rckprall-Elastizitt. Die Anzeigeabweichung ergibt sich aus R - R,. Die zulssige Anzeigeabweichung betrgt f 0,s %. R, = (1 -cosa)lOO% (9) 6 Probekrper 6.1 Probenherstellung und Probenmae Es sind Probekrper einer Dicke d = (12,5 f 0,s) mm und mi

38、t einem Durchmesser von 29 mm bis 53 mm zu verwen- den. Die Probekrper werden in einer Form vulkanisiert oder direkt aus Fertigteilen herausgeschnitten. Auf glatte Oberflche und Planparallelitt ist besonders zu achten. Ist die Oberflche, auf welche der Hammer auftrifft, klebrig, so mu sie leicht mit

39、 Talkum eingestubt werden. Liegen Probekrper in der vorgeschriebenen Dicke nicht vor, z. B. Probekrper aus Fertigteilen, dann ist eine Schichtung aus hchstens drei Platten mglich. Diese Schichtung ist jedoch nur bei planparallelen bzw. ber die Gesamtflche gleich dicken Platten zulssig. Die Probekrpe

40、r drfen kein Gewebe oder andere verstrkende Materialien ent- halten. Ist die Oberflche nicht gleichmig glatt, dann ist sie durch Schleifen nach DIN IS0 4661 -1 zu bearbeiten. ANMERKUNG: Bei geringerer Probendicke wird die Ver- formung der Probekrper durch die harte Auflage des Ambosses gestrt; man e

41、rhlt kleinere Werte der Rckprall-Elastizitt. Ein internationaler Vergleichs- versuch, der innerhalb der Arbeitsgruppe ISO/TC 45/ WG 5 im Jahre 1970 durchgefhrt wurde I, ergab bei Seite 4 DIN 53512 : 2000-04 Probekrperdicken von 6 mm und 12mm Unterschie- de von (2 bis 6) % in den Elastizittswerten. D

42、ie Unter- schiede sind von der Hrte des Elastomers abhngig und bei sehr weichen Elastomeren am grten. 6.2 Anzahl der Probekrper Mindestens zwei Probekrper 6.3 Vorbehandlung der Probekrper Die Prfung soll nicht frher als 16 h und nicht spter als vier Wochen nach dem Vulkanisieren durchgefhrt wer- den

43、. Mindestens whrend der letzten 3 h dieser Zeit ms- sen die Probekrper bei einer Temperatur von (23 f 2) “C gelagert werden. Fr Fertigteile sollte die Zeit zwischen Vulkanisation und Prfbeginn mglichst drei Monate nicht berschreiten, andernfalls ist die Prfung sptestens zwei Monate nach Auslieferung

44、 an den Abnehmer zu beginnen. 7 Prftemperatur Die Prfung wird im allgemeinen bei einer Temperatur von (23 f 1) “C durchgefhrt. Fr die Prfungen bei anderen Temperaturen sind Temperaturen aus folgender Reihe zu whlen: -70, -55, -40, -25, - 10, O, 40, 55, 70, 85, 1 O0 OC. Sowohl Probekrper als auch Amb

45、o und Halterung ms- sen sich auf Prftemperatur befinden; die Grenzabwei- chung betrgt f 1 OC, bei Temperaturen 0C f 2 “C ent- sprechend DIN IS0 471. Die Konditionierdauer der Probekrper richtet sich nach den Gegebenheiten der Temperiereinrichtung und der Probekrperform, geschichtet oder nicht geschi

46、chtet. Bei 12,5 mm dicken Probekrpern und einer Prftemperatur von 100C betrgt sie im allgemeinen 40min. Werden die Probekrper getrennt vom Prfgert auf die Prftempera- tur gebracht und dann in das entsprechend temperierte Prfgert eingesetzt, so sind sie in der Halterung vor der Prfung noch 3 min zu k

47、onditionieren. Bei Tieftemperaturen mssen Vorkehrungen getroffen werden, da sich kein Reif auf dem Probekrper bildet. Wird fr die Prfung das gesamte Gert in die Temperier- kammer gestellt, so mu sichergestellt sein, da sich die Reibungswerte des Gertes noch innerhalb der Angaben dieser Norm befinden

48、. 8 Durchfhrung Nachdem der Probekrper in die Haltevorrichtung am Ambo eingesetzt worden ist und die thermische Kondi- tionierung beendet ist, wird das Pendel 6mal aus waage- rechter Stellung auf dieselbe Stelle des Probekrpers fal- len gelassen und jeweils vor dem nochmaligen Auftreffen auf den Probekrper aufgefangen. Die ersten drei Schlge dienen der mechanischen Konditionierung des Probe- krpers. Die Rckprall-Elastizitt wird beim 4., 5. und 6. Schlag abgelesen. Der Median aus den drei Ablesun- gen wird ermittelt (siehe DIN 53598-1). 9 Auswertung Die Rckprall-Elastizit