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橡胶板抗屈挠疲劳性能与测试

【发布时间:2016-10-29】 【阅读次数/105】

橡胶板的屈挠疲劳可以定义为由于周期性的变形,例如发生弯曲、剪切、压缩和拉伸的变形,从而使材料的物理性能下降。
有两类测量完全不同的性能的疲劳测试方法。第一类是各种屈挠龟裂测试。这些测试通常是反复地弯曲和(或)拉伸橡胶板硫化胶样品,测量其裂纹的引发和(或)扩展。这类测试所产生的热很容易消散,试样的温度可一直保持接近室温。第二类屈挠疲劳测试是一个生热测试,橡胶板硫化试样在屈挠过程中所产生的热不散失。通常是在苛刻条件下周期性地压缩具有一定几何形状的硫化样品,测量其温升值和永久变形值。
在橡胶板工业中,各种屈挠龟裂的标准被广泛用来测量这一重要的特性。通常,这些标准方法要求样品在屈挠时经历零应变。常见的结晶性橡胶一般不大可能出现龟裂,除非在周期性屈挠时经历零应变。并且,有两类屈挠龟裂特性,即裂纹引发和切口增长。对于前一个特性,硫化胶试样没有切口,但是可以观察到屈挠、裂纹引发及其增长的速率。然而对后一个特性,硫化胶试样有标准的切口,可以测量在屈挠时切口的增长。一些天然胶胶料抗裂纹引发的能力很差,但却显示了良好的抗切口增长能力,这是由手天然胶在应变时会结晶并且是在裂缝尖端形成结晶。相反,许多丁苯橡胶板的胶料具有良好的抗裂纹引发能力,但抗切口增长的能力却很差。
标准的屈挠龟裂试验的试样有一定的几何形状,但它们与橡胶板制品的性能可能没有直接关系。这些标准测试方法测定的既非工程性能,也非基本的材料性能,而是用于质量控制和胶料之间的比较。
由于在某些情况下很难精确地测量龟裂的程度,标准的龟裂测试自身存在多变性。此外其他的变化因素会很大程度地影响测试的结果。例如,对不饱和橡胶试样,屈挠龟裂对臭氧的存在非常敏感。很多测试标准把臭氧的浓度严格地限制在一个非常低的范围。并且,测试试样厚度的微小变化也会严重地影响测试的结果。对于裂纹引发测试,裂纹可能从试样表面上非常小的自然缺陷开始,每个测试系列之间可能也有不同。配合剂分布不均匀会产生应力集中点并影响测试结果。切口增长测试需要对试样进行切口,如何切割是非常重要的,这也是导致测试结果变化的潜在原因。总的来说,在拉伸周期下的疲劳测试要比标准弯曲疲劳测试更可靠。
橡胶板试样的硫化模量也会影响疲劳测试的结果,因为试样的模量决定了裂纹增长的能量变化。例如,在一定的应变周期下,模量高的试样比模量低的试样可以有更高的能量用于裂纹增长。然而,在可控应力周期下的疲劳试验,模量高的试样每周期的形变反而比模量低的试样更低。因此,了解疲劳侧试是在可控应变周期还是在可控应力周期下进行,以及橡胶板产品在实际应用中的形变历程是很重的。
 
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