GB T 1688-2008 硫化橡胶.伸张疲劳的测定.pdf
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1、ICS 83060G 40 a亘中华人民共和国国家标准GBT 1 688-2008IS0 6943:2007代替GBT 1688-1986硫化橡胶 伸张疲劳的测定Rubber,vulcanized-Determination of tension fatigue20080604发布(IS0 6943:2007,IDT)200812-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局学者中国国家标准化管理委员会及111刖 菁GBT 1688-2008IS0 6943:2007本标准等同采用ISO 6943:2007硫化橡胶伸张疲劳的测定(英文版)。本标准代替GBT 1688-1986硫化橡胶伸张疲劳
2、的测定。本标准等同翻译ISO 6943:2007(英文版)。为便于使用,本标准做了下列编辑性修改:a)“本国际标准”改为“本标准”;b)删除了国际标准前言;c) 用小数点“”代替了作为小数点符号的逗号“,”。本标准与GBT 1688 1986相比,主要变化如下:增加了警告语;一增加了规范性引用文件(本版的第2章);增加了环状试样(本版的613);增加了疲劳后永久变形和最大应变的测定(本版的85);一增加了最大应力和最大应变能密度的测定(本版的86);增加了永久变形的计算(本版的92);增加了最大应变的计算(本版的93);增加了最大应力的计算(本版的94);一增加了应变能密度的计算(本版的95)
3、;将前版的试验频率(250 rrain、300 rmin、500 rmin)(1986版的62)改为1 Hz到5 Hz(60 rmin300 rmin)(本版的72),删除了500 rmin的试验频率;增加了附录A。本标准的附录A为资料性附录。本标准由中国石油和化学工业协会提出。本标准由全国橡标委橡胶物理和化学试验方法分技术委员会(SACTC 35sc 2)归口。本标准的起草单位:山东出入境检验检疫局检验检疫技术中心、赛轮股份有限公司、北京橡胶工业研究设计院。本标准的主要起草人:聂凯、刘爱芹、谢君芳。本标准历次版本情况:GBT 1688一1986GBT 1688-2008IS0 6943:20
4、07硫化橡胶伸张疲劳的测定警告使用本标准的人员应有正规实验zEr作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题,使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。注意本标准规定的某些规程可能涉及到使用、或产生其他物质,包括产生废弃物,这可能构成对当地环境的危害。试验后,应参考安全清除、处理废弃物的有关文件。1范围本标准描述了在反复拉伸变形下硫化橡胶耐疲劳的测定方法,在试样尺寸和循环频率基本不变或不产生温升的条件下,疵点导致裂口增长,最终使试样断裂。本方法规定反复变形时,试样在每个循环周期内都松弛到零应变。对某些橡胶,在静态变形下,反复变形时没有松弛到零应变,也能发生类似的
5、疲劳过程,但本标准不采用这种条件。本方法适用于应力一应变性能稳定的橡胶,至少在循环一定周期后,没有表现出过分的应力软化或永久变形,或高粘滞状态。对不能满足上述条件的材料,从试验和理论上解释,也许存在相当大的困难。例如,一种橡胶在疲劳试验过程中表现出较大的永久变形,在最大载荷和最大伸长恒定的条件下,试验应变很难确定,疲劳寿命可能出现不同的数值。这种橡胶的试验结果如何解释,或如何与其他橡胶比较,尚待基础研究工作来确定。一般来说,如果一种橡胶按照85和92规定测定的永久变形超过10,那么就属于这种类型的材料,因此,本方法不适用于大部分热塑性弹性体。在试验过程中,类似的考虑适用于涉及弹性方面的其他变化
6、。本疲劳试验和GBT 15584所描述的屈挠试验有区别,后者的疲劳断裂是在应力和温度的同时作用下发生的。本试验优于德墨西亚型屈挠龟裂和割口增长试验(参见GBT 13934),其优势在于能够得到自动记录的定量结果,而不依赖操作者的分析解释;能准确地确定初始变形,并易于改变以适应不同用途。当用标准的试验结果对实际应用效果进行相关性分析时,需要特别注意,因为不同硫化橡胶的抗疲劳测试结果是不同的,与所采用的试验条件和试验结果的比较内容和方式有关。附录A给出了选择试验条件和解释试验结果的说明。2规范性引用文件下列文件中的条款通过在本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(
7、不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GBT 2941橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序(GBT 2941-2006,ISO 23529:2004,IDT)3术语和定义下列术语和定义适用于本标准:31疲劳寿命fatigue life在规定的拉伸应变下,试样反复形变直至断裂所需的循环次数。GBT 1688-2008IS0 6943:20073Z伸张疲劳tension fatigue试样在反复拉伸变形作用下而产生裂口增长和断裂的现象。4原理哑铃状试样或环状试样仅在拉伸作用下
8、,重复变形直至断裂。试样在每个循环周期内都应松弛到零应变。试样断裂时的变形循环次数被定义为疲劳寿命。它作为最大应变的函数是可以测定的,如果需要,也可作为试验过程中所施加的最大应力或应变能密度的函数。5仪器51疲劳试验机疲劳试验机通常在1 Hz到5 Hz频率范围内进行往复运动。对于哑铃状试样,不论所施加应变的大小,试验机所具有的夹具都应能将试样夹紧并防止滑动。对于环形试样,试验机的适当位置应有两对辊子,一对被固定在机身上,另一对固定在往复部件上。为减小摩擦力,辊子应使用不锈钢或镀铬钢材料制造,并被抛光,安装有自由转动的滚珠轴承座圈。装配辊子使试样在整个试验过程中被安全地固定在适当位置上。试验机的
9、冲程、固定夹具或辊子的位置应是可调的,以适应一系列的试验应变。在所有的情况下,试样在每一个循环周期都应松弛到零应变。固定用的夹具或辊子宜安装接触式或其他方式的计数装置,以记录每个试样断裂时的循环次数。如果需要测量循环中的最大应力,则应设有手动或自动的负荷测量装置。对于环状试样,如果配备有负荷一伸张自动测量装置,则可在试验条件下测量应力一应变性能和应变能密度。对于哑铃状试样,可用另一种方法,即使用普通的拉力试验机分别测量其应力应变性能。52裁刀和裁片机使用的所有裁刀和裁片机均应按GBT 2941的规定制造和维护。因为疲劳寿命与缺陷的大小是密切相关的,所以制备试样用的裁刀或裁片机应仔细维护,以使裁
10、刀刀刃锋利,避免缺口。使用一种规定的橡胶进行常规控制试验,以检查裁刀的锋利程度。裁刀研磨以后,应除去刀刃上的油。53标记器如果用标记器在哑铃状试样上标记标距线,标记器应具有两条平行刀刃。刃口应光滑、平直,刃口宽度为005 133133010mm,倾斜的角度不大于15。标记器不得损坏橡胶的表面。54做标记的物质做标记的物质不应对橡胶有任何有害影响,且颜色与橡胶有明显的差别。55测量工具测量哑铃状试样厚度(和环状试样轴向厚度)的仪器应符合GBT 2941的规定。仪器有一个标准刻度盘,并带有一个圆形量足,测量时量足不应超出被测量的橡胶表面,并对硬度等于或高于35 IRHD的橡胶施加22 kPa士5
11、kPa的压力。为测量试样的其他尺寸,应备有游标卡尺、移动式显微镜或其他合适的器具,推荐使用经校准的锥形测径计来测量环状试样的内径和内周长。26试样GBT 1688-2008IS0 6943:200761 尺寸611概述标准试样应是在612和613规定尺寸范围内的哑铃状试样或环状试样,任何不规则或不完整的试样不应用于试验。612哑铃状试样哑铃状试样和裁刀如图1所示,裁刀的尺寸在表1中给出,标距长度(两条标距线之间的距离)1型试样为25 mEQ,1A型和2型试样为20 mm,此长度应与试样中间平行部分的两端等距离。为了定位试样两端可做卷边处理。a)试样C 庶 , 多厂以 I 1标距线A到F见表1。
12、b)裁刀图1 哑铃状试样和裁刀的形状GBT 1688-2008ISO 6943:2007表1 哑铃状试样的裁刀尺寸 单位为毫米尺 寸 1型 lA型 2型A总长度(最短) 115 100 75B端部宽度 25土1 25士l 125土1C狭长平行部分的长度 332 20+: 25土1D狭长平行部分的宽度 6+F 5土o1 4o土o1E小半径 14土1 11土l 8土o5F大半径 25士2 25土2 125土1注:对于1型、1A型和2型哑铃状试样所使用的裁刀与GBT 528中所规定的裁刀是相同的。8任何一把裁刀该尺寸的变化不应超过005 mm。哑铃状试样的厚度为i5 mm02 mm。任何一种哑铃状试
13、样,狭长部分的厚度不应偏离平均值的2。如果两组哑铃状试样做比较,每组的平均厚度在两组厚度平均值的10范围之内。疲劳寿命与试样厚度有关。已经证明厚度为i5 mm时,对疲劳寿命的影响最小。如果需要也可选择试样厚度为20 film02 mm,但这可能导致不同的结果,应将该厚度记录在试验报告中。哑铃状试样应用冲片机和裁刀从橡胶片上一次裁切而成。橡胶片应放在一片可轻微压缩的材料(如硬纸板或聚乙烯板)上,该材料放在一个坚硬的平面上。在裁刀下方的垫板区域应避免切痕或其他缺陷,注意确保橡胶片是各向同性的和消除了内部应力的(任何一项不满足要求,可能引起疲劳寿命的明显变化)。在有疑问的情况下,可以在一张橡胶片上裁
14、取不同方向或不同位置的试样,验证应力一应变和进行疲劳试验。任何显示有缺陷的试样应废弃,除非用来研究各向异性或压延效应,这时应注明试样的范围和方向,并在试验报告中记录。613环状试样标准环状试样的标准内径为446 mm,标准外径为526 mm,标准径向宽度为4 mm,环上任何点处的径向宽度与平均值的偏差不超过02mm。轴向厚度为15mm土02mm,环上任何点处的轴向厚度值不应超过平均值的2。注:关于标准环状试样内径、外径和径向宽度的公差,与在GBT 528中规定的标准环状试样的数值是相同的。只要在试验报告中记录,就可使用备选的轴向厚度和径向宽度。这些选择包括轴向厚度为20 mm02ram的环状试
15、样,和使用径向宽度20 mm02 mm、轴向厚度为30 mlTl士02mm的环状试样,后者是从一个厚度为3 mill的胶片上裁切或将厚度为6 Inm胶片分为两片后裁切而成。注意尺寸的变化可引起变形试样截面积内应力分布的变化,因此可能导致不同的试验结果。试样具有相同的尺寸时,其结果才可以进行比较。环状试样可用专用的圆形裁刀或旋转刀具从胶片上裁取,后一种操作,可用水作为润滑剂,但接触面应减至最小,试验前,让试样完全干透。与哑铃状试样相似,要使用垫板,并且要确保胶片各向同性和均匀。62试样数量每种试验应变下,测量疲劳寿命所需要的试样数量取决于试验目的和被测材料固有的变异性。在对已知其特性的胶料进行常
16、规质量控制检验时,至少需要5个试样。对于其他目的和变异性较大的橡胶,需要更多的试样来获得一个有代表性的结果(见91)。为测定应力、应变能密度和循环过程中产生的永久变形,可另加试样。63存放和调节所有的试验,按GBT 2941规定,除特殊情况(如研究老化效应)另做规定外,硫化与试验之间最短时问间隔应为16 h,最长时间应为4周。4GBT 1688-20081S0 6943:2007试验用胶片和试样应在标准实验室温度(见GBT 2941)下避光存放。不同配方的试验胶片、试样不允许相互接触,这是为了防止影响疲劳寿命的添加剂,如防老剂,从一种硫化胶迁移到临近的硫化胶。在标准实验室温度下的试验,试验前,
17、试样至少要在此温度下调节3 h(见GBT 2941)。对于其他温度下的试验,试样在试验前,应在该试验温度下充分调节,以达到平衡。对于比较试验,存放时间和存放温度,调节时间和调节温度应是相同的。7试验条件71试验应变要根据特殊要求或试验目的来选择试验应变。对松弛到零应变的试样,试验应变是循环过程中施加的初始的最大应变。多数情况下,试验应变取伸长率的50到125。也可使用更低或更高的应变。特别建议,应在几种试验应变下进行试验,以便测出疲劳寿命与应变的关系曲线,如果有要求,也可以测出循环过程中施加的最大应力或最大应变能密度与疲劳寿命的关系曲线。为达到这个目的,应至少使用4种试验应变。所要求的应变间隔
18、要依据应变范围来定,这个范围内疲劳寿命随着应变按一定比率变化。推荐应变间隔为25,也可使用更窄或更宽的间隔。建议试验首先从最高的最大应变开始,然后试验应变逐步降低。每个循环周期,试样都应松弛到零应变。72试验频率循环的频率通常在1 Hz到5 Hz范围内,但对特殊目的,也可以使用其他频率。对比试验,频率应相同。注:如果考虑到第t章所描述的情况,则频率在1 Hz到5 Hz的范围内对疲劳寿命没有显著影响。73试验温度试验通常在标准实验室温度下进行。如果有特殊要求,可采用其他温度,但应从GBT 2941中给出的温度中选择。注:使用极限温度时,要加倍小心。例如在高温下,循环过程中,永久变形可能非常大,并
19、且明显影响试验结果。在低温下,如果试验温度接近玻璃化温度L,黏滞现象将很明显。74试验环境不应在安装有能产生臭氧装置(例如日光灯)的室内或由于其他原因,使空气中含有臭氧成分超过标准的室内进行试验。试验机的驱动马达应不产生臭氧。注:建议定期检查以确保周围环境的臭氧在空气中的含量小于10一,如果达到上述条件,疲劳寿命受臭氧含量的影响很小,除非试验时,应变接近或低于橡胶材料的机械疲劳极限(参见附录A)。8步骤81哑铃状试样的标记用符合53和54中规定的标距器对每个试样进行标记。试样应在未变形状态下标记标距,且在标记前应没有被拉伸。标线的宽度不应大于05 mm,应标在试样的狭长部分并与其边缘成直角,且
20、与试样中心等距。82试样的测量821哑铃状试样用55中规定的测厚计在试样的中心处和两标线附近测量试样的厚度。试样的宽度应假定与裁刀中心狭小部分两边缘间的宽度相等。因此,裁刀该部分宽度的测量应精确到005 mm,用每组测量值的平均值来计算横截面积。用游标卡尺或其他工具测量标线中心之间的距离,精确到02 mm。试样应在无应变状态下测量,且在测量前应没有被拉伸。GBT 1688-2008I$0 6943:2007822环状试样使用5S中规定的仪器,沿环状试样圆周的六等分处,分别测量径向宽度和轴向厚度。用每组测量值的平均值来计算横截面积。使用一个合适的锥形测径计测量内径,并精确到02 mm。初始无应变
21、时的内周长1。和平均圆周长l按式(1)、(2)计算:Z。一d (1)l一(d+W。) (2)式中:d,内径,单位为毫米(ram);w。径向宽度,单位为毫米(ram)。83在疲劳试验机上安装试样831哑铃状试样在无应变状态下,将每个试样装入试验机的夹持器中,注意不要夹得过紧,否则试样可能在夹持部位过早出现损坏。用手移动试验机的往复件到最大拉伸位置,调节夹具,使试样上的标线达到所需要的距离,在调整过程中,不应超过最大应变值,施加应变后到调整完成不能超过1 rain。应使用卡尺或其他工具测量,确保初始最大应变在标称值的士2(绝对)范围内。标距线问所要求的距离按式(3)计算:(生#)岛式中:e要求的初
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