硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置的設計

徐云慧，王 虎，王艷秋，臧亞南

（1.徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州 221140；2．中國礦業大學，江蘇 徐州 221116；3．徐州徐輪橡膠有限公司， 江蘇 徐州 221005）

拉伸性能是硫化膠物理性能的常規檢測項目，而拉斷永久變形則是其中的重要項目之一。根據GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》中規定，硫化膠拉斷永久變形是將試樣拉伸至斷裂，再測其在自由狀態下恢復3 min后剩余的變形，其值為工作部分伸長量與初始長度的百分比[1]。

式中，ε為拉斷永久變形，%；L1為試樣斷裂并停放3 min后對接標距，mm；L0為試樣初始標距，mm。

1 硫化膠拉斷永久變形測試方法的不足

GB/T 528—2009測試硫化膠拉斷永久變形是在試樣拉斷并放置3 min后，由試驗者手動將斷裂的兩部分對接在一起，測定試樣斷裂后對接標距，通過式（1）計算拉斷永久變形。一般測定3個或5個試樣的斷裂后對接標距，然后取中值。這種方法存在以下不足之處。

1.1 試驗時間精確度差

試樣拉斷后需放置3 min，通過表或手機計時控制的時間精確度低，影響試驗結果。

1.2 手動對接控制不準

由于是試驗者手動對接試樣，斷裂后對接標距控制不準確，影響試驗結果。

1.3 斷裂試樣易混亂

在有多組試樣進行測試時，試驗者容易將斷裂的試樣弄亂，影響試驗結果。

1.4 試驗效率低

在有多組試樣進行測試時，試驗者需逐個測量并記錄試樣斷裂后對接標距，然后通過公式計算拉斷永久變形，工作量較大，耗費時間長，工作效率低。

硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置的設計目的就是解決上述4個問題，即通過測試裝置直接得到拉斷永久變形，提高測試的準確性和效率[2]。

2 硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置的設計

硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置的裝配如圖1所示[3]。

圖1 硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置的裝配示意

硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置由6個部分組成，即試樣存放槽、底板、試樣固定架、測量尺、機械自動提醒器、數據觀察板[4]。

2.1 試樣存放槽

根據GB/T 528—2009，每種硫化膠的拉斷永久變形測試需要檢測3個或5個試樣，因此在測試裝置上并列設置5個試樣存放槽，并逐一標記1#，2#，3#，4#和5#，拉伸斷裂后的試樣對應平放在試樣存放槽中，避免了試樣弄亂的問題。以1型啞鈴狀試樣尺寸為參考，試樣存放槽設計寬度為25 mm，長度為40～50 mm，高度為8～15 mm。

2.2 底板

將5個試樣存放槽左端平齊固定在金屬底板上，底板長度為180～200 mm，寬度為150～160 mm，厚度為1～2 mm。

2.3 試樣固定架

試樣靜置3 min后平鋪在試樣存放槽中，每個試樣存放槽配置2個試樣固定架，由試樣固定架固定試樣兩端。試樣固定架為工字架，底座為寬度8～10 mm、長度25 mm、厚度1～2 mm的不銹鋼片。支撐架為直徑8～15 mm、高度50～100 mm的金屬圓柱，把柄為直徑5～10 mm、長度50～60 mm的金屬圓柱。

2.4 測量尺

測量尺為寬度25 mm、厚度1.0 mm、長度135 mm的鋼板尺，平放在試樣存放槽內。

2.5 機械自動提醒器

每個試樣存放槽配備1個機械自動提醒器，可隨時控制靜置3 min的時間。

2.6 數據觀察板

試樣初始標距已知，斷裂試樣靜置3 min后，測量斷裂后對接標距（保留1位小數）。用工作部分伸長量與初始標距的差值（以0.1 mm遞增）與試樣初始標距之比制定數據觀察板。實際測試時，將試樣存放槽中斷裂后對接標距居中的試樣的L1－L0值，與數據觀察板對照，即可得到該批試樣的拉斷永久變形。

以1型試樣（初始標距為25 mm）為例，數據觀察板如表1所示。

表1 數據觀察板上L1－L0值與拉斷永久變形的關系

3 使用效果

硫化膠拉斷永久變形測試裝置使用效果如下。

3.1 試驗條件控制準確

硫化膠拉斷永久變形測試要求每個試樣均要嚴格控制拉斷后恢復時間為3 min。硫化膠拉斷永久變形裝置的每個試樣存放槽均配備了1個機械自動提醒器，可準確控制試驗時間。

3.2 測試準確性提高

硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置可準確地判斷同一批試樣的拉斷永久變形，更避免了斷裂試樣混淆，從而保證了測試結果準確。

3.3 測試效率提高

按GB/T 528—2009測試硫化膠拉斷永久變形時要求從3個試樣或5個試樣的測試值取中值，過去需要逐一計算，而硫化膠拉斷永久變形裝置增加了數據觀察板，將在試樣存放槽中的一批試樣直接觀察，計算斷裂后對接標距居中的一個試樣的L1－L0值并與數據觀察板對照，即可得到該批試樣的拉斷永久變形，大大提高了測試效率。

4 結語

硫化膠拉斷永久變形測試輔助裝置不僅解決了試驗條件控制不準和斷裂試樣易混淆的問題，大大提高了測試的準確性和效率，而且制造簡單，操作方便。目前該裝置已在江蘇省橡膠循環利用工程研究中心和江蘇省全合成橡膠非公路型輪胎工程研究中心得到應用。該裝置設計已申請實用新型專利《一種硫化膠拉斷永久變形測試裝置》，并獲受理[5]。