1、中华人民共和国国家标准橡胶压缩或剪切性能的测定（扬子尼机械示波器）Rubber properties determination in compression or shear (Y erzley mechanical oscil lograph) 1 适用范围本方法用于测定硫化橡胶在常规的小变形泪茧内的力学性质。UDC 678.43/.46 620.17 GB 7042 86 本方法适用于具有一走弹性的材料，该材料在室温下约受2MPa的压缩力或！MPa的剪切力后，能产生20%的变形，而且能取得三个以上完整周期的自由振荡曲线。2 试验原理在一个摆动的水、F杠杆作用下，试样产生一定的压缩或剪切变
2、形。整个系统随着试样的变形恢复过程而运动。在杠杆臂的一端端部装有记录笔，随杠杆的摆动记录笔也上下运动，从而在记录鼓上记录出振荡过程的正弦曲线。由阻尼振荡曲线上可求出材料的一系列动态性能包括蠕变及永久变形等数据，另外还可在杠杆上加减负荷使试样产生静态变形，通过记录笔可以把静态负荷形变曲线记录下来，由曲线可得到材料的静态模量等有关数据。用该方法测定的材料的弹性对研究材料的隔震与吸震作用是很重要的，而且在高分F物理理论t也是严格的。试验数据可以作为质量控制、开发及研究工作的基础。3 本试验专用术语及定义. 1 点摸量一一又称为正割模量，是应力应变曲线上某点的总应力与总应变之比值。3.2 静态模量一一
3、应力应变曲线上某点的切线的斜率，故又称为正切模量。3.3 有效动态模量一一由简i皆运动的阻尼自由振荡公式计算得到的动态模最值。4仪锦4.1 仪器的原理结构如图1所示2杠杆支撑在刀口A上，刀口A在杠杆的正中部位，试样位于C点。杠杆的一端为记录笔，杠杆的E、F两点各有一根与杠杆臂垂直的横杆，横杆上可以放磁码，通过加、减硅码，从而对试样加减负荷。试样的下部是刀口B及稳定臂G。通过刀口B就可以直接把所施加的力传给试样，同时还能保持试样受力的表面始终处于水平位置。杠杆一端的记录笔P是直接与记录鼓H接触的，这样可以把试样的变形记录下来。杠杆左端装有弹簧钩S。4.2 仪器的主要技术参数国家标准局198611
4、-24发布1987-10 -01实施259 s 、GB 7042-86 25 工一叫一一一寸p -. -J.r：.6: 2刷一1j I E九！DIF w ” 图I扬子尼机械示泼器结构示意图4. Z.1 杠杆支点A到磁码中心点E、F的距离是254mm，刀口A与刀口B之间的距离是40.64mm, 因此，杠杆的力臂比FAAB= 6.251.记录笔与支点A的距离是406.4mm,因此试样的变形以10倍的放大倍数记录在记录鼓上。4.2.2 怯码数量及尺寸大眩码共14个，每个质量是641.2饵，其外直径i88.7mm，厚13.Smm，中孔直径l13mm.小怯码l个，其质量是320.625g，外直径l88.
5、7mm, 厚6.75mm，中孔直径世13mm.4.2.3 记录鼓转速反尺寸记录鼓转动速度有两档：1 r/min及4r/min。记录鼓圆周是381mm。5 试样5.1 压缩型诚样为正圆柱形，其尺寸是直径i19.5 0.2mm，高h12.50.2mm. i式样可以用模型硫化，也可以从成品上切取，并打磨到规定的尺寸。试样不得有气泡、缺陷及刀痕。5.2 剪切型试样为两个长方体形的橡胶块夹在三个铜或钢）片之间，橡胶块的尺寸是长为23.6士0.2mm，宽12.7士0.2mm，厚12.5 0.2mm.铜（或钢片的尺寸是长38.10土0.05mm, 宽12.70士。.05mm，厚3.000.02mm。橡胶与铜
6、（钢片阅或直接通过硫化或用粘合lf!J粘合。橡胶与铜（或钢）的粘合面尺寸是223.6x 12.7mm2。图2为剪切型试验的试样形状示意图。试样的橡胶部分要保证无气泡、裂口及!IJ痕。260 GB 7042-86 M . 桐）惊世试样。同囚的也网”丁T2.5 111 12.s 3.0 3 0 3.0 ” ,. 图2剪切型试样形状示意图5.3 试样的环境调节按GB527 83硫化橡胶物理试验方法的一般要求的3.1条及GB2941-82 （橡胶试样停放和试验的标准温度、湿度及时间B的5.2条规定进行试验。6 试验步骤6. I 仪器的初始状态调整先卸下杠杆上的全部磁码，检查杠杆的平衡状态及与刀口的摩擦
7、情况。拿下试样，松开弹簧钩。这时杠杆将自由摆动，直至停止在某一位置。调重块D，使杠杆的记录笔指在比水平位置稍稍偏F的位置上。注意，杠杆刀口要用细软布料擦净并时常用钟表油润滑06.2 试验准备6. 2.1 首先仪器左端的弹簧钩把杠杆锁住，取下全部法码，把试样放在下平舍的中央。上、下斗：台与试样的上、下面之间垫有400号A的水li.V纸。砂纸的砂面与试样接触。然后向下调整螺旋测微器，使试样在不产生变形的条件下马上平台紧贴。锁住螺旋测微器。这步调整工作是否达到要求可以作如下检查。6.2.1.1 当松开弹簧钩时，记录笔不应摆动。如果记录笔明显落下目扭曲l可以发现0.02mm的位置变化），必须向下调整螺
8、旋测微器。6.2. 1.2 向下调整螺旋测微器后，再挂上弹簧钩校验。用手轻按在记录笔一端的杠杆，如果这时记录笔不在已调好的位置，必须用力才能拍己录笔压到调好的已知位置，这时就要向上调整螺旋测微拣直至挂上或松开弹簧钩都不影响记录笔的位置为止。6.2.2 把记录纸装在记录鼓上。调整记录鼓的上、下位置，使记录笔所指的记录零位iE好在图纸的一条水三L线.J:0记录图纸是以毫米为单位的分格格式。6.3 正式试验261 GB 7042-86 根据所拥l项目的不同，有以下三种操作方法。但在试验前要先用一个试样作初步试验，以确定使试样产生20%的变形所需要的眩码个数。然后卸下怯码，挂上弹簧钩。6. 3.1 初
9、始蠕变革。初始永久变形的测定在k、下平台之间放好i式样，松开弹簧钩，按6.2. 1的步骤调整螺旋视i微器的距离。挂上弹簧钩，在杠杆臂的右端加怯码（数已确定。然后开动记录鼓，使其以4r/min的速度转动，同时记录笔在记录纸的上部绘出水平基准线。通过绘基准线，也使带动记录鼓的齿轮系统更紧密地咱合。当记录鼓转到接近第二菌的起点时，把转动速度调为lr/min，记录鼓转入第二国并移动约三小格时，松开弹簧钩，杠杆随着试样的变形恢复过程而开始振荡。6.3.1.1 初始蠕变的测定接着6.3. 1的试验步骤，随着振荡的逐渐停止，记录鼓继续转动一圈或几圈，然后关闭电动机，通过记录笔缓慢向F运动所绘出的轨迹线可得到
10、试样的初始蠕变值。6.3. 1.2 初始永久变形的测定求出初始蠕变值后，挂上弹簧钩，卸下硅码，再松开弹簧钩，保持杠杆的初始乎衡状态。如果在试样的七平面与仪器的k平台之间出现空隙，这就是试样的初始永久变形。仔细向下旋转螺旋测微器，使上乎台与试样刚刚接触，从螺旋源j微器向下旋转的读数可以求出试样的初始永久变形。6.3.2 扬子尼弹性、滞后、点模量、频率、有效动态模量及在定负荷下吸收的最大冲击能的测定6.3.l的步骤完成后，得到一条阻尼自由振荡曲线，然后再挂上弹簧钩，重复6.3.1的最后步，且至得到三条同样长的阻尼自由振荡曲线。6. 3.3振荡条件下的蠕变及永久变形的测定取得三条阻尼自由振荡曲线后，
11、以4r/min的速度转动记录鼓，记录并测定振荡条件下的蠕变及永久变形，步骤同6.3.1.1及6.3.1.2。完成试验停止记录时，用手先向逆时针方向再向顺时针方向转动记录鼓，在振荡的水平线上记下杠杆的最终位置，最后挂上弹簧钩。6.3.4 材料的静态负荷特性的测定这个试验有两种步骤，如果在做完6.3.2的试验后再测静态负荷特性，就先把全部怯码卸下，然后松开弹簧钩，向l顺时针方向转动记录敛，吏图纸移动45mm，记下该点为零变形点。6.3.4.1 从零点开始进行加负荷试验，每次在杠杆下端加一个蔽码，交替加在杠杆上横交叉杆的两边。每加一个怯码把图纸向顺时针方向转动2mm，当试样达到50%的变形或全部怯码
12、都加在下端时，无论先达到哪个结果，都可以结束加负荷的试验步骤。这时把图纸向逆时针方向转动2mm, 然后以与加负荷试验相反的步骤做减负荷试验，每减一个怯码把图纸向逆时针方向转动2mmo 加减眩码的速度要均匀，杠杆运动要手稳，加减14个怯码需要的时间大约为33.5mino试验表明，一些胶料的减负荷曲线的终点比JU负荷曲线的i坦白低。6.3.4.2 如巢在6.3 .1步骤之后就进行静态负荷特钟，试验，就必须在试验jf-始前对试样进行机械调节。即在杠杆的F端施加足够的压力，使试样变形达30o左右，然后松开，如此往复三次以上，以调节i式样在静态负荷特性试验前的机械状态。6.4 试验结束后，把试样留在上、
13、下乎台之间，以防因弹簧钩突然脱开而造成人身或设备事故。6.5 进行剪切型试验时，要把下、护台的圆盘卸下或把原因形、v面的ff台换成带高长方槽的下、卡台，并在支架匕装一对长约30至35mm的籽，以扩大上、亨、卡台之间的距离，从而君子纳体积较大的剪切型试样。剪切型试验的试验项目、步骤及内容与压缩型试验相同，本标准不再重复。6.36.4的步骤既适用于压缩型试验，也适用于剪切型试验。但两种试验的计算公式系数不同。7 试样数目7. 1 初始永久变形及相始蠕变，需要3个试样。7 .2 i;IJ，态性能包括扬f尼弹性、点模量、拥i字、衔放zJJ态模量、最大振荡能及最终蠕变、本久变形262 GB 7042-8
14、8 等，需要2个试样。7.3 静态负荷特性即静态杨氏模最或剪切模量，需要2个试样。8 试验结果及数据处理8. I 把所得试验结果取算术平均值，然后代人相应公式。8. 1.1 蠕变在一定负荷下经过规定的时间，从阻尼自由振荡曲线上测到的垂直距离PQ（见图3、图4）即为该条件下的螺变（mm）。图3典型的压缩试验曲线图4典型的剪切试验幽线8. 1.2 永久变形按6.3.1.2及6.3.2的步骤，可测得试样的初始永久变形和最终永久变形。永久变形可以用绝对最（mm）表示，也可以用绝对量与试样未变形的尺寸之比表示，该比值通常称为相对永久变形，用百分数表示。当对不同的材料进行比较时，应当用相对永久变形。8.
15、1.3 扬子尼弹性由图3、图4可见，第一个振荡波上行程为BC，下行程为AB，它们分别在纵轴上的投影之比为扬子尼弹性，即gBC R一一100. ( 1 ) AB 式中zR一一扬子尼弹性，%1BC一一阻尼自由振荡曲线上第一个波的上行程在纵轴上的投影，mm1AB阻尼自由振荡曲线上第一个波的下行程在纵轴立的投影，mm。8. 1.4扬子尼滞后由于内摩擦的作用，使试样损失部分的冲击能，该损失的部分能量占总能量的百分数为扬子尼滞后。即g式中zH一一扬子尼滞后，%1R一一扬子尼弹性。H= 1 -R. . ( 2 ) 11 GB 7042-86 8.1.5 /J，模ht由图3、闯4oJJ,I, Al( mm）除
16、以10为试样的形变，Ali101；形变的试样尺寸之比为相对形变。对压缩电试样，试样尺寸是指嗣l柱尚3对剪切塑试样，试样尺寸是指尖以间的l式样！平。把总目iJ与相对形变相比就得到，：，；、模埠。8. 1. 6 顿午由阻也自由抗iL在曲线k数lll适当的；幸在周期数.11量这些周期在该监弦曲线t的7)(Ji 轴向比禹。911阁3、阁4I数出JK之间的周期数，计算JK的长代人式（3 ）计算频率：f NC.X 一一.( 3) 60JK 式iI : I一频率，Hz1 x一一完辖的周期数，Jl一沿阻尼自由振荡曲线的水、手轴i二X个周期的阻尼自由振荡波所经过的距离，mm;N一记录鼓的转速，r/m川c：rt.
17、:求鼓的圆周长，38lmTl。8. 1. 7 有放动态模量首先求出杠杆的总转i;IJ惯撮人根据杠杆臂截面积的不同，总转动惯国计算式是：JIs+n!E. . ( 4 ) 式巾，l一，.：，转动惯量，l鸣.m; Is一一杠杆臂的转动惯量，kgm2; /E一个位码的转动惯量，kg.m2; n一二Ftir.置与E位置的怯码数之差，即n= n,-矶。当杠杆臂的截面是25.438.lmm2时，I= (0.1574+0.0417nl . ( 5) 系统的总转动惯量已知时，有放动态模量的计算式如下，压缩型试验s式，K ，压缩有放i;IJ态模搓，Mpa l一二系统总转动惯量，kg.m2; j一频率，1-1z。剪
18、句j型试验：式，K 剪切j有效z占公、模址，MPa l一系统总转动惯量，kg.m2 ; f一树i卡，Hz。K, = 0.996! . C 6 l K,=o 498/f .( 7) 应当指出，t转动惯量公式巾，。.1574kgm是个象111忡的筐。作为杠杆臂本身的转动愤培即ls的俏，般要由f让个杠杆的精确测量值来代表。8. 1.8 憾胶弹簧的最大吸收能E由阁3、图4七取第个弘荡波的下行tJAB在纵轴t的投影，代人下式求出EJ:k t, r：，工l.05nAH . ( 8) 1日l GB 7042 -86 f, o. 52 l n I H . . -( 9) 式fl,/:. 一一I k缩型i式验的
19、挝人收l&能，k.l/111; ：，一.j切！引试验的最大吸收能，kJrn ; AHli）己自由振荡曲线l第个疲的什j-!11纵轴i的投影，mn1;n一il;码个数。8. 1. 9 静态、模i过闯5为因3、闯41lJilJ减街的阶梅曲线的放大因。把各负仰形.i连接待到稍后坏1.M，洲也LMt某）.的切线斜伞，就得到静态杨LI:模i过或静态剪切模i过。 a 11 呼!11试叭b. 例）if！试价图5)JU街及减荷阶梯曲线初滞后坏4般是测定试样变形20，的静态模最，其简易方法直Ui-：在曲线l,M J:Jil; -.个有代表刊的虫。把一根直尺放在该点，形成该点的切线，延长切线与ic.t:线t的一条
20、水丰线交于N/.l，从N点沿垂自方向数出25.4mm的垂在蜘；离，记为R点，把R飞作为起白绘条水中线与切线交二r:s-:1，则从RS的距离就口Jt 1算出20/o变形时的静态模址。静态杨氏模最MPal：。.35RS(mrn);静态剪切模量；MPa),0.088RS (mm ）。8. 1. 10 在压缩型试验巾，要J!i1益成样形状的影响。l式样的受力部分的.ifiltm积与不受力部分的表面面积的比值为形态因于。计算杨氏模最时必须把形态因f放人相应的公式巾。本试验所用的压缩型圆柱试样，其形态因于沟0.37：；。 试验报告试验报告包f击下列内容2a . (it.样的编号，b. 试验温度及温度，c . 试验类型，压缩型戎剪切型gd. 试验tli果se . 讨论。，二GB 704Z-86 附加说明：本标准由i华人民共和网化学工业部提出，由化学正业部北京橡胶L业研究设计院归口。本标准由北京橡胶工业研究设计院负责起草。4；拟、准主要起草人郑亚丽。，川、
