橡膠拉力試驗機拉伸試驗要求詳解

橡膠拉力試驗機的拉伸試驗是評估橡膠材料力學性能的關鍵測試，通常遵循國際標準（如ISO37、ASTMD412）或國家/行業標準（如GB/T528）。要獲得準確可靠的結果，需要滿足一系列嚴格的要求。以下馥勒儀器小編來和大家一起了解其關鍵要求概述：

一、試驗目的

測定橡膠材料的拉伸強度、斷裂伸長率、定伸應力（如100%、200%、300%定伸應力）、屈服點應力/應變等性能參數。

評估材料的彈性、韌性、均勻性、質量穩定性。

為產品設計、質量控制、材料選擇、研發提供數據支持。

二、主要試驗要求

1.試驗設備（拉力試驗機）要求：

精度等級：通常要求1級或更高精度（如ISO7500-1,ASTME4）。力值測量精度應在±1%以內。

力值范圍：應覆蓋預期最大拉斷力（拉伸強度）。選擇合適的量程（建議在量程的20%-80%范圍內使用）。

夾具：

類型：必須能牢固夾持試樣而不發生打滑、夾斷或產生異常的應力集中。

氣動夾具：夾持力均勻可調，常用且推薦。

機械夾具（楔形/螺旋）：需確保夾持力足夠且均勻。

對中：上下夾具必須精確對中，確保拉伸方向與試樣軸線一致。

夾持面：應平整、平行，通常有齒紋或特殊涂層（如金剛砂）以增加摩擦力。對于薄或軟的試樣，可能需要加襯墊（如細砂紙、橡膠片）防止夾傷。

位移/伸長測量：

精度：通常要求±1%或更高（如ISO9513）。

方式：

引伸計：最準確且強烈推薦，尤其是測量模量、屈服點、小變形定伸應力和精確斷裂伸長率時。需根據試樣尺寸和預期伸長率選擇合適的量程和夾持方式（接觸式或非接觸式如視頻引伸計）。測試中需防止試樣打滑影響引伸計讀數。

十字頭位移：精度較低，易受夾具打滑、試樣標距外變形等因素影響，僅能粗略估算斷裂伸長率，不能用于計算模量和定伸應力。使用前需驗證標距外變形的影響。

速度控制：能以恒定速度移動橫梁，速度均勻性符合標準要求。速度范圍需滿足測試標準規定（橡膠測試常用速度：50mm/min,100mm/min,200mm/min,500mm/min）。

數據采集系統：能實時、準確地采集力值和位移/伸長數據，采樣頻率足夠高以捕捉曲線細節（如屈服點）。

2.試樣要求：

類型：

啞鈴狀試樣：常用（ISO37Type1,2；ASTMD412DieC,D）。具有狹窄的平行部分，斷裂通常發生在該區域，結果受邊緣效應影響小。

直條狀試樣：較少用（ASTMD412DieA,B），易在夾持處斷裂，結果可能偏差較大。僅在無法制備啞鈴狀試樣時使用。

環狀試樣：用于某些特定測試（如ASTMD412用于薄片）。

制備：

裁刀：必須使用符合標準幾何尺寸和公差要求的鋒利裁刀（ISO23529,ASTMD3182）。鈍刀會導致試樣邊緣撕裂或微裂紋，嚴重影響結果。

方向性：需注明試樣裁取方向（平行于壓延/擠出方向或垂直于方向），尤其是材料存在各向異性時。

厚度：標準通常規定厚度范圍（如啞鈴狀試樣通常1.0mm-4.0mm）。過厚或過薄可能導致結果不準確或夾持困難。需使用測厚儀多點測量厚度（至少三點），取平均值用于計算。

外觀：無氣泡、雜質、機械損傷、毛刺。邊緣應光滑無缺口。

標記標距線：在啞鈴狀試樣平行部分中央，用非損傷性方法（如墨水筆、打點器）標記兩條平行的標距線（標距通常為20mm或25mm），用于斷裂伸長率測量（若未使用引伸計且依賴標距線讀數）。

3.試驗條件要求：

環境溫度：標準實驗室溫度通常為23±2°C(73.4±3.6°F)（ISO,GB/T）或23±2°C/73.4±3.6°F（ASTM）。某些標準可能有特定要求。

環境濕度：通常為50±10%RH。對濕度敏感材料需嚴格控制。

試樣狀態調節：試樣在測試前應在標準實驗室溫濕度下調節足夠時間（通常≥16小時），以達到溫濕平衡。

測試溫度：除非另有規定，一般在標準實驗室溫度下進行。高溫或低溫拉伸需要恒溫箱。

4.試驗程序要求：

夾具間距：根據試樣類型和標準設定初始夾具間距（啞鈴狀試樣通常指平行部分的長度）。

夾持試樣：小心操作，確保試樣在夾具中垂直、對中、無扭曲。施加均勻且足夠的夾持力防止打滑，但避免過大導致夾持處過早破壞。

安裝引伸計：如需使用引伸計，應按照制造商的說明小心安裝到試樣的平行部分標距上，確保不損傷試樣且不會引入額外應力或打滑。

設定拉伸速度：根據相關材料標準或測試目的選擇合適的恒定拉伸速度（如500±50mm/min常用于硫化橡膠的拉伸強度和斷裂伸長率測試）。速度對結果影響很大，必須嚴格控制。

啟動測試：啟動試驗機，以恒定速度拉伸試樣直至斷裂。

數據記錄：實時記錄力-位移/力-伸長曲線。注意觀察試樣斷裂位置（應在平行部分內）。

測量斷裂后標距：如果使用標距線測量斷裂伸長率，需小心將斷裂的兩半試樣拼攏，測量兩標距線間的最終距離（精確到0.5mm）。

5.結果計算與報告要求：

拉伸強度：斷裂時的最大力值除以試樣的原始最小橫截面積（寬度×厚度）。

斷裂伸長率：試樣斷裂時的伸長量（最終標距-原始標距）除以原始標距，乘以100%。

使用引伸計時：直接從力-伸長曲線上讀取斷裂點伸長率。

使用標距線時：按5.4測量計算。

定伸應力：在規定的伸長率（如100%、200%、300%）時對應的應力（力值/原始橫截面積）。必須使用引伸計數據計算。

報告內容：

依據的標準（如ISO37,ASTMD412,GB/T528）。

試樣描述（類型、尺寸、來源、方向）。

試樣厚度（平均值）。

試驗溫度、濕度。

拉伸速度。

使用的夾具類型。

是否使用引伸計及其類型。

每個試樣的拉伸強度、斷裂伸長率、定伸應力（如要求）。

測試結果的平均值、標準偏差（或范圍）。

試樣斷裂位置（在平行部分內、夾持處附近）。

任何偏離標準的情況。

三、關鍵注意事項

試樣制備是基礎：劣質的試樣不可能得到準確的結果。確保裁刀鋒利、符合標準。

夾具選擇和夾持至關重要：防止打滑和夾傷是保證數據有效的前提。

引伸計是精確測量的核心：對于定伸應力、模量、精確伸長率，引伸計是必需的。選擇合適的量程和夾持力。

速度控制嚴格：拉伸速度顯著影響結果，必須嚴格按照標準或約定執行。

溫濕度控制：橡膠性能對溫濕度敏感，務必確保狀態調節和測試環境符合要求。

數據處理規范：按照標準規定的方法計算各項性能指標。

安全：遵循設備操作安全規程，注意斷裂試樣可能的彈射。

四、標準選擇

通用：ISO37,ASTMD412,GB/T528。三者方法類似，細節（如試樣類型、速度）略有差異。

高溫/低溫：ISO2285,ASTMD1349。

特定材料或產品：如汽車、密封件、電線電纜等行業可能有特定標準。

總結：進行橡膠拉力拉伸試驗是一個涉及精密設備、標準試樣、嚴格環境和規范操作的系統性過程。嚴格遵守相關標準（ISO37,ASTMD412,GB/T528等）的各項要求，特別是在試樣制備、夾具選擇、引伸計使用和速度控制等關鍵環節，才能獲得可靠、可比和有意義的材料力學性能數據。在準備建立測試流程時，務必根據產品要求選定具體標準，并嚴格遵循其所有細節規定。