[發明專利]一種用于橡膠常溫和高溫壓縮應力松弛測試的設備及方法

無效

• 申請號: 201110187693.6
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102353588A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 丁美麗;張衛方;趙麗;楊明遠;劉升旺;唐慶云
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/18
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于橡膠材料測試技術領域，具體涉及一種用于橡膠常溫和高溫壓縮應力松弛測試的設備及方法。

背景技術

現有技術通常采用壓縮永久變形和壓縮應力松弛作為特性指標來預測橡膠材料壽命。現有技術測定橡膠在常溫、高溫恒定形變下壓縮應力的變化，即將橡膠試樣壓縮至產生恒定的變形，在某一溫度下老化不同時間后測定試樣壓縮應力松弛，為橡膠材料壽命評估提供技術基礎。在中國人民共和國國家標準GB1685-82的硫化橡膠在常溫和高溫下壓縮應力松弛的測定中所記載的壓縮應力松弛測試設備——松弛儀主要由夾具(壓縮器)、測量裝置和電信號系統三部分組成。測量裝置由活動平板、可更換的彈簧片和百分表組成。活動平板由升降螺桿帶動，用于移動夾具。不同厚度的彈簧片，其測力范圍不同，需要根據測力范圍更換彈簧片，并保證彈簧片的變形在0.4-1.10mm，在使用之前需要進行彈簧片的校正，測量時如果不能確定作用力完全作用在彈簧片上，則會引起較大的試驗誤差。百分表用于指示彈簧片的變形，試驗中不可避免產生的摩擦力會影響百分表的誤差。

由于受目前設備的限制，橡膠材料壽命預測方法需要在試驗過程中不斷更換試樣以達到準確預測橡膠壽命的試驗目的，這樣就不可避免的由于試樣本身造成系統誤差，延長試驗時間，降低了試驗精度。

上述因素很大程度上造成了試驗結果的不確定性和不穩定性。而測量時應首選能在整個試驗過程中實時監測壓縮應力變化的裝置，進而測量壓縮應力隨時間的連續變化，使試驗效率得以提高。

發明內容

本發明為了解決現有技術中橡膠常溫和高溫壓縮應力松弛測試存在的問題，提供一種用于橡膠常溫和高溫壓縮應力松弛測試的設備及方法。

一種用于橡膠常溫和高溫壓縮應力松弛測試的設備，主要包括：下板、限制器、上板、壓力傳感器、傳感器引線、壓頭和法蘭。所述的上板平置于下板的上方，下板與上板的中心位置垂直對應，上板的中心位置開有中心通孔，在中心通孔左右對稱的位置各開有一個通孔，下板上垂直對應上板左、右通孔的位置各開有一個沉孔。左、右兩個限制器分別通過上板左、右通孔以及下板上左、右沉孔將下板和上板固定一起。所述的壓力傳感器位于下板和上板之間，且壓力傳感器的一端固定在上板的中心通孔上，另一端連接壓頭的上端，壓力傳感器通過傳感器引線與數據顯示儀表連接。所述的壓頭的下端的壓頭面直接與橡膠試樣的上表面接觸。所述的法蘭在測試前固定在下板上，且法蘭的中心孔位于上板的中心位置，法蘭的中心孔用于卡住橡膠試樣，使橡膠試樣和壓頭接觸時避免發生側傾，在測試開始時，將法蘭卸載。

一種用于橡膠常溫和高溫壓縮應力松弛測試的方法，具體包括以下步驟：

步驟一、測試試樣的制備和調試，具體是：步驟1.1：加工一個圓柱狀橡膠試樣。步驟1.2：將橡膠試樣硫化并保證橡膠試樣表面平整。步驟1.3：依次進行熱調節和機械調節。

步驟二、試驗設備的安裝及試驗準備，具體是：步驟2.1：根據所測試橡膠材料的邵爾硬度，確定試驗壓縮率，進而確定限制器的高度。步驟2.2：安裝所述的測試設備：先將兩個限制器固定于下板，然后將壓力傳感器和壓頭連接后整體固定于上板上，最后通過限制器將上板和下板固定一起。步驟2.3：將連接壓力傳感器的傳感器引線和外置的數據顯示儀表相連，并將數據顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測量設備處于零測試狀態下對數據顯示儀表進行調零和量程校準。步驟2.4：采用橡膠測厚計測量橡膠試樣的初始厚度，并將橡膠試樣的上下表面涂上滑石粉，然后通過法蘭將橡膠試樣固定在下板上，并使橡膠試樣位于壓頭的中心位置。步驟2.5：擰緊上板左、右兩側固定限制器的螺母，擰緊過程中盡量保證橡膠試樣兩側受力均勻，之后撤除法蘭，待數據顯示儀表的數據穩定后，讀取初始壓縮應力值

步驟三、進行老化試驗并采集不同時間的壓縮應力值，具體是：將帶有橡膠試樣的測試設備放置在老化試驗箱內，接通電源，調節老化試驗箱的溫度，記錄不同老化時間下橡膠試樣的壓縮應力值；

步驟四、達到規定老化時間，讀取終止老化時間時的橡膠壓縮應力值，從老化試驗箱中取出測試設備進行冷卻，冷卻后將測試設備卸載，取出橡膠試樣，在自由狀態下停放一小時，用橡膠測厚計測量橡膠試樣壓縮后的恢復高度，進而確定該橡膠材料的壓縮永久變形率；步驟五、確定橡膠材料壓縮應力松弛系數，具體根據來確定，F_t表示一定時間t后的壓縮應力值，F₀表示初始應力值。

本發明的優點和積極效果在于：