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1、实验八拉伸性能（Determination of tensile properties）一实验目的1、掌握拉伸试样的制备、拉伸性能的测试内容、测试原理2、了解电子拉力机的结构3、熟悉电子拉力试验机的工作原理、操作过程4、掌握实验结果的分析5、掌握影响拉伸性能的因素二设备测定硫化胶拉伸性能用的是拉力试验机，更换夹持器后，都可进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离和撕裂等力学性能试验。附加高温和低温装置即可进行在高温或低温条件下的力学性能试验。目前，测定硫化胶试样的拉伸性能多采用电子拉力试验机，如图8-1 所示。图 8-1 电子拉力实验机试验机基本是由机架、测伸装置和控制台组成。机架包括引导活动十字头的
2、两根主柱，十字头用两根丝杠传动，而丝杠由交流电机和变速箱控制。电机与变速箱用皮带和皮带轮连接。伺服控制键盘包括上升、下降、复位、变速、停止等。1.测力系统测力系统采用无惰性的负荷传感器，可以根据测量的需要更换传感器，以适应测量精度范围。由于不采用杠杆和摆锤测量，减少了机械摩擦和惰性，从而大大提高了测量精度。2.测伸长装置（1）红外线非接触式伸长计这种伸长计是在跟踪器上采用了红外线，可以自动寻找、 探测和跟踪加在试样上的标记，这种红外线测伸长计操作简便，适用于生产质量控制试验，如图8-2 所示。图 8-2 红外型测伸长计原理图1伸长测定装置机身；2上跟踪头； 3标记； 4下跟踪头； 5试样； 6
3、伸长累积转换器（2）接触式测伸长计其原理基本与非接触式测伸长计相似。它是采用了两个接触式夹头夹在试样标线上，其接触压力约为0.50N(51gf)左右，当试样伸长是带动两个夹持在试样标线的夹头移动，这两个夹头由两条绳索于一个多圈电位器相连，两个夹头的位移，使绳索的抽出量发生变化，也就改变了电位器的阻值，因而也改变了代表应变值得能量，其数值有记录或显示装置示出，这种测伸长记载很多拉力试验机上都已采用。三、试样准备1.硫化完毕的试片，在室温下停放6 小时后，选用标准裁刀裁切出哑铃形试样。裁刀分为 1、2、3、4 型。其中1 型为通用型，根据胶料的具体情况选用适当性好的裁刀。裁刀各部位具体尺寸见图5-
4、3 和表 5-1。图 5-3 哑铃形试样表 5-1 裁刀各部位尺寸（单位：mm ）部位1 型2 型3 型4 型A 总长115 75 110 60 B端头宽度251 12.51.0 251 4.00.5 C两工作标线间距离250.5 25 0.5 250.5 2 50.5 D 工作部分宽度6.00.40 4.00.1 3.20.1 1.00.1 E小半径141 8.0 0.5 141 301 F大半径252 12.5 1.0 201 厚度2.000.03 2.000.03 2.00 0.03 1.000.10 2.1、 2、 3 型试样应从厚度为2.00 0.03mm 的硫化胶片上裁切。4 型试
5、样应从厚度为1.000.10mm 的硫化胶片上裁切。3.试样裁切的方向，应保证其拉伸受力方向与压延方向一致，裁切时用力要均匀，并以 中性肥皂水或洁净的自来水湿试片（或刀具）。若试样一次裁不下来，应舍弃之，不得再重复旧痕裁切，否则影响试样的规则性。此外，为了保护裁刀，应在胶片下垫以适当厚度的铅板及硬纸板。4.裁刀用毕，须立即拭干、涂油，妥善放置，以防损坏刀刃。5.在试样中部，用不影响试样物理性能的印色两条平行标线，每条标线应与试样中心等距。6.用厚度计测量试样标距内的厚度，应测量三点：一点在试样工作部分的中心处，另两 点在两条标线的附近。取三个测量值的中值为工作部分的厚度值。四、试验步骤（1）将
6、试样对称并垂直地夹于上下夹持器上，开动机器，使下夹持器以50050mm/ 分的拉伸速度拉伸试样，并用测伸指针或标尺跟踪试样的工作标线。（2）根据试验要求，记录试样被拉伸到规定伸长率时的负荷、扯断时的负荷及扯断伸长率（ ） 。电子拉力机带有自动记录和绘图装置，则可得到负荷伸长率曲线，试验结果可从该曲线上查处。（3） 测定应力伸长率时，可将试样的原始截面积乘上给定的应力，计算出试样所需的负荷，拉伸试样至该负荷值时，立即记下试样的伸长率（如试验机可绘出应力应变曲线，也可从该曲线上查出。 ）（4）测定永久变形时，将断裂后的试样放置3 分钟，再把断裂的两部分吻合在一起。用精度为 0.5mm 的量具测量试
7、样的标距，并计算永久变形值。五、试验结果的计算1.定伸应力和拉伸强度按式（5-10）计算：=F/db5-10）式中：定伸应力或拉伸强度，MPa 或 kgf/cm3 ；F试样所受的作用力，N 或 kgf；b试样工作部分宽度，mm；d试样工作部分厚度，mm。2.定应力伸长率和扯断伸长率按式（5-11）计算：= L1- L0/ L0x100（5-11）定应力伸长率或扯断伸长率，%；L1试样达到规定应力或扯断时的标距，mm ；L0试样初始标距，mm。3.拉伸永久变形按式（5-12）计算：H= L2- L0/ L0x100（5-12）H扯断永久变形，%；L2试样扯断后停放3 分钟后对起来的标距，mm；L
8、0试样初始标距，mm。拉伸性能试验中所需的试样数量应不少于3 个，但是对于一些鉴定、评比、 仲裁等试验中的试样数量应不少于5 个，取全部数据中的中位数。试验数据按数值递增的顺序排列，试验数据如为奇数，取其中间数值为中位数，若试验数据为偶数，取其中间的两个数值的算术平均值为中位数。六、试验影响因素影响橡胶拉伸性能试验的因素很多，总的可分为两个方面，一是工艺过程的影响，例如混炼工艺、硫化工艺等。二为试验条件的影响。1.试验温度的影响温度对硫化胶的拉伸性能有较大的影响。一般来说橡胶的拉伸强度和定伸应力是随温度的增高而逐渐下降，扯断伸长率则有所增加，对于结晶速度不同的胶种影响更明显。在GB2941标准
9、中规定了试验温度为232。一般来说，其变化规律是，随室温升高，拉伸强度、定伸应力降低，而扯断伸长率则提高。2.试样宽度的影响即使用同一工艺条件制做的试样，由于工作部分宽度不同所得结果也不同，不同规格的试样所得试验结果没有可比性。同一种试样的工作部分越宽，其拉伸强度和扯断伸长率都有所降低。 产生这种现象的原因可能是胶料中存在微观缺陷，这些缺陷虽经过混炼但没能消除，面积约达存在这些缺陷的机率越大；在试验过程中，试样各部分受力不均匀，试样边缘部分的应力要大于试样中间的应力，试样越宽，差别越大， 这种边缘应力的集中，是造成试样早期断裂的一种原因。3.试样厚度的影响硫化橡胶在进行拉伸性能试验时，标准规定
10、试样厚度为2.00.3mm 。随着试样厚度的增加，其拉伸强度和扯断伸长率都降低。产生这种原因除了试样在拉伸时各部分受力不均外，还有试样在制备过程中，裁取的试样断面形状不同。在裁取试样时，试样越厚，变形越大，导致试样的断面面积减少，所以拉伸强度和扯断伸长率比薄试样偏低。4.拉伸速度的影响硫化胶在进行拉伸性能试验时，标准规定拉伸速度为500mm/min 。拉伸速度越快，拉伸强度越高。但在200500mm/min 这一段速度范围内，对试验结果的影响不太显著。5.试样停放时间的影响硫化后的橡胶试样必须在室温下停放一定时间后才能进行试验。在 GB2941标准中规定，停放时间不能小于16 小时，最多不得超
11、过15 天。试验结果表明： 停放时间对拉伸强度的影响不十分显著，拉伸强度随停放时间的延长而稍有增大。 产生这种现象的原因岁，可能是试样在加工过程中因受热和机械的作用，而产生内应力， 放置一定时间可使其内应力逐渐趋向均匀分布，以致消失。 因而在拉伸过程中就会均匀地受到应力作用，不致于因局部应力集中而造成早期破坏。6.压延方向与试样夹持状态硫化胶在进行拉伸性能试验时，应注意压延方向，在GB528 标准中规定，片状试样在拉伸时，其受力方向应与压延、压出方向一致，否则其试验结果会显著降低。平行于压延方向的拉伸强度，比垂直压延方向的拉伸强度高。在夹具间， 试样须垂直夹持。否则会由于试样倾斜而造成受力、变形不均。削弱分子间作用力，降低所测性能值。七、国家标准目前采用的国家标准是GB/T 528-1998 代替 GB/T 528-92，该标准等同于ISO37:1994
