ЗМІСТ
Вступ
1. Випробування гум на стійкість до діїрідких агресивних середовищ
2. Визначення втомної витривалості гум
3. Випробування гум на багаторазовийстиск, на багаторазовий подовжній згин
Література
Вступ
Тема реферату здисципліни «Контрольякості полімерних матеріалів»
«Випробування гум на хімічнута динамічну стійкість».
Дисципліна«Контроль якості полімерних матеріалів» дає знання про те, якими методамиоцінюють якість матеріалів, з яких виготовляють полімерні вироби. Властивостіполімерних матеріалів визначають і якість виробів і терміни їх експлуатації.Дисципліна знайомить з методами контролю якості пластмас і еластомерів,принципами і суттю цих методів, особливостями контролю того чи іншогоматеріалу, а також з розрахунками кількісних показників якості.
Матеріалдисципліни базується на вивченні хімії і фізики полімерів, прикладної механіки.
1. Випробування гум на стійкість до діїрідких агресивних середовищ
Залежно від умовексплуатації гумові вироби можуть зіткатись з мастилами, розчинниками,паливами, хімічними реагентами, фізіологічними розчинами, водою. Гумовапромисловість виготовляє великий асортимент рукавів, шлангів, сальників,ущільнювачів, муфт, прокладок, технічного гумового взуття, які здатні працюватив середовищі агресивних рідин. Визначення стійкості гуми до дії рідкихагресивних середовищ здійснюється за розробки спеціальних гумових сумішей длядеталей пристроїв, що працюють в контакті з такими рідинами, а також законтролю таких деталей як готових виробів. В процесі експлуатації подібних виробівспостерігається значне збільшення їх маси та об’єму, зміна форми, зниженняміцності, еластичності, твердості, зносостійкості, витривалості забагаторазових деформацій. В гумовій промисловості застосовують декілька методіввизначення стійкості гуми до дії рідких агресивних середовищ. Їх умови залежатьвід умов експлуатації тої чи іншої гуми, тому вони проводяться в ненапруженомуабо напруженому стані, в режимі тертя за обертового руху, за статичноїдеформації стиску, за постійної деформації розтягу тощо.
Найбільш простимта поширеним є визначення зміни маси, об’єму та розмірів зразків після діїагресивних середовищ, а також зміни їх фізико-механічних показників.Випробування ведуть за температури 23, 40, 50, 55, 70, 85, 100, 125, 150, 175,200, 225та 250 ºС. Тривалість випробування залежить від типу гуми та часудосягнення рівноважного набрякання в даному середовищі, яка визначаєтьсяперіодичним зважуванням зразків до досягнення постійної маси. Різниця мас міждвома зважуваннями не повинна перебільшувати 0,001 г. Практично тривалістьвипробування складає 24, 72, 168 годин або час, кратний 168 годинам звідхиленням 2 години. Середовище набрякання обирають згідно з технічнимиумовами, стандартами та марками гуми та готових виробів.
Випробуванняведуть в стандартних мастилах (середовищах): СЖР-1, СЖР-2, СЖР-3; стандартнихрозчинниках-рідинах: А (ізооктан), Б (ізооктан: толуол 70: 30 за об’ємом), В(ізооктан: толуол 50: 50 за об’ємом), Г (толуол), Д (толуол: ізооктан 10:90 за об’ємом), Е (толуол ізооктан 20: 80 за об’ємом); стандартних розчинахтехнічних соляної, азотної, сірчаної та оцтової кислот, гідроксиду натрію, атакож у воді.
Зразки длявизначення зміни маси розмірами 20 х 20±2 мм вирубають з вулканізованих пластинтовщиною 2±0,2 мм. Для контролю готових виробів вирізають зразки довільноїформи об’ємом 1-3 см3. Результати випробувань можна порівнюватитільки за застосовування зразків однакової форми та об’єму. Для визначеннязміни розмірів зразків при набряканні їх вирубають з пластин в напрямкукаландрування в вигляді прямокутників розміром 50 х 20 х 2±0,2 мм. Кількістьзразків для всіх випробувань повинна складати не менше 3. підготовлені зразкизакріплюють на стійкому до рідини дроті на відстані не менше 5 мм один відодного та не менше 10 мм від стінки посудини з рідиною. Фіксують час початкувипробування. За температури випробування 23±2 ºС початком вважають моментпоглинання зразків у рідину, за підвищених температур – момент встановленняпосудини в термошафу. Через встановлений час набрякання посудину охолоджують дотемператури 23±2 ºС на повітрі не більше 1 години. За тривалих режимівдопустимо охолодження в воді. Зразки виймають з посудини та промивають всклянці із спеціально підібраною рідиною не більше 30 с. Об’єм рідини повиненбіти не менше 1,5 л. Промиті зразки витирають фільтрувальним папером аботканиною та поміщають в ексикатор, після чого зважують на повітрі або вдистильованій воді чи спирті. Зважування та визначення лінійних розмірівпрямокутних зразків ведуть таким же чином, як і за набрякання.
Зміну масиобчислюють за формулою
/>, %,
де М1-середня маса зразків до набрякання, г;
М3 – середня маса зразків післянабрякання, г.
Зміну об’ємурозраховують за формулою:
/>, %,
де М2– середня маса зразків в рідині до набрякання, г;
М4 – середня маса зразків врідині після набрякання, г.
Зміну розмірівобчислюють таким чином:
/>, %,
де Р1 та Р3 – розміри донабрякання (довжина l1, ширина b1, товщина h1) та після набрякання (довжина l2, ширина b2, товщина h2), мм.
Визначеннястійкості гум до дії агресивних середовищ за зміною фізико-механічнихпоказників ґрунтується на відмінності таких властивостей до та післянабрякання. Зразки для випробувань готуються в подвійному обсязі і повиннівідповідати стандартам на їх виготовлення, форму та розміри залежно від видумеханічних випробувань. Застосовуються такі показники: умовна міцність зарозтягу, умовне напруження за заданого подовження, опір роздеру, твердість.Значення показників визначають до та після витримки зразків в агресивномусередовищі. За результат випробування беруть середнє арифметичне для кожноїсерії випробувань.
Змінуфізико-механічних показників розраховують за формулою:
/>, %,
де П0та П – значення показників до та після дії середовища.
Зміна твердостіобчислюється в одиницях твердості:
/>,
де Н0та Н – значення твердості до та після набрякання.
За зміною маси тазміною фізико-механічних показників після витримки в агресивному середовищіпротягом 72 годин за температури від 70 до 150 ºС гуми поділяють на чотиригрупи стійкості. До першої самої стійкої групи відносять гуми з ΔМ відмінус 1 до плюс 5 % та ΔП з ±15 %. Четверта група вміщує гуми з ΔМвід мінус 10 % (за вимивання) до плюс 50 % (за набрякання) та ΔП від мінус80 % (за деструкції) до плюс 70 % (за структурування).
Існують щекласифікації гум за тривалістю часу до розриву, за відносною залишковоюдеформацією, за зміною напруження за стиску та за динамічною повзучістю.
2. Визначення втомної витривалості гум
В процесіексплуатації більшість гумових виробів 9шини, паси, віброізолятора тощо)працюють в умовах багаторазових деформацій розтягу, стиску, згину, зсуву такрутіння. Зміни, що при цьому відбуваються в гумі, дуже складні та повністю невивчені, однак відомо, що під їх дією різко погіршуються властивості гуми тавиникають осередки руйнування. Втома – це процес, що виникає за прикладанняповторних деформації протягом певного часу та веде до безперервної змінивластивостей матеріалу. Втома зумовлює динамічну втомність. Динамічноювтомністю називається явище, яке полягає в змінах структури та властивостейматеріалу, що викликають погіршення експлуатаційних властивостей виробу аж дойого руйнування. Зовнішньою проявою втомності є утворення тріщин на виробу таїх розростання. При цьому осередком руйнування є місце концентрації найбільшихнапружень. Динамічна втомність гум тісно пов’язана з їх міцністю, хімічною стійкістюта стійкістю до старіння.
Динамічноювтомною міцністюназивають амплітудне значення напруження, за якого в даних умовах можезабезпечити задану витривалість. Поведінка гум за багаторазових деформаційхарактеризується їх динамічною витривалістю. Витривалість – це працездатністьгуми до моменту її руйнування, яка виражена кількістю циклів деформацій, що донеї прикладаються. Динамічною довговічністю гуми називають час, який проходитьдо її руйнування за експлуатації в умовах багаторазових деформації.
Визначеннявтомної витривалості гум за багаторазових деформацій є одним з найважливішихвипробувань, результати яких дозволяють судити про якість готового виробу тайого поведінку в умовах експлуатації. Створення нових гумових виробів, що маютьпідвищену витривалість до багаторазових деформацій, базується на даних, якідобуті за випробування зразків. Зразки можна вулканізувати в спеціальних формахабо вирубатись з готових виробів.
Основнимпоказниками випробувань є:
1. динамічна витривалість зразків, якавизначається кількістю циклів деформації до моменту: а) появи першої тріщини;б) розростання першої тріщини до певних розмірів; в) повного руйнування зразка;
2. температура в ºС, яка виникає взразку за багаторазових деформацій та характеризує його пружно-гістерезиснівластивості;
3. залишкова деформація в %.
Основністандартні випробування гум на багаторазові деформації ведуть на машинах МРС-2або УЕ-500, які забезпечують багаторазову гармонійну деформацію зразків.Швидкість деформації за випробування два рази змінюється від 0 до певноївеличини, а зміна швидкості деформації залежить від частоти та величинидеформації зразка. При цьому не можна змінювати тривалість “відпочинку” міждвома деформаціями та створювати самодовільне скорочення зразка.
Суть випробуванняполягає в розтягу стандартних зразків за заданих значень амплітуди динамічноїдеформації та частоти. Для запобігання провисання зразка спочатку йогорозтягують до певного значення статичної деформації εст, якезадається. Це дозволяє уникнути розношування зразків, яке виникає внаслідокрелаксаційних властивостей гуми. Зразки мають форму двобічних лопаток.Рекомендуються такі значення динамічної деформації: 50; 75; 100; 125; 150; 200;250 %, а також значення статичної деформації: 20; 40; 60; 80; 100 та 120 %.Випробування проводять на 12 зразках. В процесі випробування спостерігають заповедінкою кожного зразка та знімають показники лічильника або фіксують час вмомент повного руйнування зразка. За результат випробування приймають середнєарифметичне показників для не менше 12 значень.
Динамічнавитривалість, або кількість циклів розтягу, яку витримує дана гума до руйнування,в випадку відсутності лічильника можна розрахувати за формулою:
/>
де ν – частота коливань рухомогозатискувача машини в 1 хвилину;
t – середнє тривалість випробування,хвилини.
Результативипробування порівнюють з нормами на дану гуму.
3.Випробуваннягум на багаторазовий стиск, на багаторазовий подовжній згин
Випробування гумна багаторазовий стиск полягає в циклічному стиску циліндричного зразка зазаданих деформації та частоти протягом певного часу та вимірюванні його висотита температури після закінчення багаторазового деформування. Випробуванняведуть до появи поверхневих тріщин, які характеризують руйнування зразка.Зразки є циліндриками певної форми та розмірів. В нижній частині зразка єприлив, який призначений для встановлення зразків на нижню площинку машини(рис. 1). Зразки вулканізують в спеціальних формах на гідравлічних пресах.Випробування ведуть на машинах МРС-2 або УР-500, які впорядковані верхньою танижньою стискуючими площинками. Щоб уникнути відриву зразка від нижньоїстискуючої площинки, який викликається релаксаційними властивостями гуми,задають не тільки амплітуду стискуючої деформації, але ф величину середньоїдеформації.
/>
Рис. 1. Формазразка для випробування гуми на багаторазовий стиск
Динамічнізміщення рухомої площинки розраховують за формулою:
/>, мм,
де h0– початкова висота зразка, мм;
εд– амплітудадинамічної деформації, %.
Відстань міжплощинками дорівнюватиме:
/>, мм,
де ε –задане значення середньої деформації, %.
Відрив зразка віднижньої площинки не спостерігається, коли ε>ε0.
Відстань міжопорними площинками менше висоти зразка на величину статичного стиску:
/>;
/>
де εст – статична деформація, %.
Наприклад, заданасередня деформація стиску складає 40 % від початкової висоти зразка, амплітудадинамічної деформації дорівнює 40 %. Якщо початкова висота зразка дорівнює 38мм, то розмах рухомої площинки складатиме:
/> мм
Мінімальна відстаньміж площинками складатиме
/> мм
Частоту стискувстановлюють на рівні 300±20 або 500±20 циклів. Фіксують показники лічильникаабо час, який пройшов до появи тріщини, яку видно оком.
Випробування гумна багаторазовий подовжній згин характеризує поведінку гуми в умовах такоїдеформації. Воно полягає в згину зразків по місцю концентрації напружень.Випробування ведеться за певної частоти деформації 300±10 вигинів в 1 хвилинудо появи першої тріщини, яку видно оком, або до розростання тріщин до певногорозміру. Зразки для випробування виготовляють в спеціальних формах в виглядіпрямокутних смужок, які мають посередині рівчачок напівциліндричної форми. Вцих рівчачках, які є ділянками концентрації напружень, утворюються тарозростаються тріщини. Існують два методи проведення випробування. За методом Авипробування ведуть без проколу зразка, за методом Б – з попереднім наскрізнимпроколом у центрі зразка. Такий прокол забезпечує підвищену концентраціюнапруження та більшу точність випробування на опір розростанню тріщин.
Опір утворенню тріщин визначаєтьсякількістю тисяч циклів деформації від початку випробування до появи тріщин, яківидно оком.
Опір розростанню тріщин визначаєтьсякількістю тисяч циклів деформації, які витримає зразок від моменту появитріщин, які видно оком, до моменту розростання їх до 12 мм.
Для випробуванняберуть не менше 6 зразків. Розраховують середнє арифметичне результатіввипробувань усіх зразків.
контроль пластмаса випробування гум
Література
1. Берштейн Л.А. Лабораторныйпрактикум по технологии резины. — Л.: Химия, 1989. — с. 199-208.
2. Захаров Н.Д. Лабораторный практикум по технологиирезины. — М.: Химия, 1988. — с. 126-128.