青島科技大學(xué) 橡膠實(shí)驗(yàn)十一壓縮疲勞

實(shí)驗(yàn)十一 壓縮疲勞 疲勞性能，是硫化膠一項(xiàng)重要的物理性能。硫化橡膠在周期性應(yīng)力或應(yīng)變的作用下，其結(jié)構(gòu)和性能的任何變化就叫做疲勞現(xiàn)象。硫化橡膠疲勞現(xiàn)象的主要表現(xiàn)是硬度或彈性模量等逐漸降低。所謂膠料的疲勞壽命，就是在周期性應(yīng)力或應(yīng)變作用下，膠料達(dá)到斷裂所經(jīng)歷的時(shí)間。而橡膠制品的使用壽命，是橡膠制品從開(kāi)始使用到喪失使用功能所經(jīng)歷的時(shí)間。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 許多橡膠制品，如輪胎、運(yùn)輸帶和膠鞋等都是在承受一定的壓力和反復(fù)變形的情況下使用的。在交變負(fù)荷作用下，運(yùn)輸帶、覆蓋膠等制品會(huì)因疲勞而裂口，降低其使用質(zhì)量。因此對(duì)橡膠耐疲勞性能的測(cè)定十分必要。 1、了解壓縮疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu) 2、掌握壓縮生熱的測(cè)試原理 3、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 二、測(cè)試原理及實(shí)驗(yàn)儀器 本實(shí)驗(yàn)是將規(guī)定的壓縮負(fù)荷施加到試樣上，以一定的振幅和頻率對(duì)試樣進(jìn)行周期性壓縮，然后測(cè)定試樣在一定時(shí)間內(nèi)的壓縮疲勞溫升、靜壓縮變形率、動(dòng)壓縮變形率、永久變形和疲勞壽命。壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)如圖11-1所示。 圖11-1壓縮生熱試驗(yàn)機(jī) 三、試樣制備 橡膠壓縮疲勞的試樣形狀為圓柱體，直徑是17.8+0.2mm，高是25+0.25mm。試樣的應(yīng)有光滑的表面，不應(yīng)有缺陷、氣泡、缺膠和有雜質(zhì)等現(xiàn)象。 四、測(cè)試步驟 （1）接通控制箱與電源，使恒溫室內(nèi)溫度達(dá)到平衡并始終保持在55+1℃，檢查沖程和負(fù)荷是否符合本實(shí)驗(yàn)條件要求。沖程可選用4.45+0.03mm; 5.71+0.03mm; 6.35+0.03mm。負(fù)荷可選用1.00+0.03MPa; 2.00+0.06Mpa。 （2）將偏心輪調(diào)到最高點(diǎn)，再把25mm高的金屬標(biāo)準(zhǔn)塊置于下壓縮器（上下壓板）的中心位置上，調(diào)整下壓板高度至標(biāo)準(zhǔn)塊上與下壓板接觸，拔下鎖針，再繼續(xù)調(diào)整下壓板高度使杠桿呈水平狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)控制箱的調(diào)整裝置把記錄的指針條至零點(diǎn)。 （3）插上鎖針，調(diào)整下壓板取出標(biāo)準(zhǔn)塊。 （4）用厚度計(jì)測(cè)量試樣的高度，準(zhǔn)確到0.01mm。 （5）試樣在恒溫室內(nèi)預(yù)熱30min，置于下壓板的中心位置上，調(diào)整下壓板至試樣上端與上壓板接觸，拔下鎖針。 （6）調(diào)整下壓板的高度，使其退回約2mm后開(kāi)動(dòng)電機(jī)，此時(shí)由于自動(dòng)平衡裝置的作用，在記錄紙上繪出初動(dòng)壓縮高度并繼續(xù)繪出各瞬時(shí)的壓縮高度。 （7）由于自動(dòng)記時(shí)裝置的作用，試驗(yàn)進(jìn)行到25min時(shí)自動(dòng)報(bào)警鈴響，插上鎖針，關(guān)閉電機(jī)，試驗(yàn)終結(jié)。 （8）取出試樣在恒溫室中停放1小時(shí)測(cè)量試樣的高度精確到0.01mm。 （9）疲勞壽命的測(cè)定：為確保疲勞壽命要進(jìn)行試樣直至出現(xiàn)破壞為止。破壞開(kāi)始表現(xiàn)為溫度曲線(xiàn)的不規(guī)則性，壓縮變形的顯著增加和內(nèi)部出現(xiàn)空隙。 五、結(jié)果表示 1、壓縮疲勞生熱（溫升）按式（11-1）計(jì)算： （11-1） 式中：t0－恒溫室溫度，℃ tf－試樣在25分鐘時(shí)的實(shí)測(cè)溫度，℃ 2、靜壓縮變形率（%）按式（11-2）計(jì)算： （11-2） 式中：?0－試樣原高度，mm ?1－試樣靜壓縮高度，mm 3、初動(dòng)壓縮變形率按式（11-3）計(jì)算： （11-3） 式中：?0－試樣原高度，mm ?2－試樣初動(dòng)壓縮高度，mm 4、終動(dòng)壓縮變形率按式（11-4）計(jì)算： （11-4） 式中：?0－試樣原高度，mm ?3－試樣終動(dòng)壓縮高度，mm 5、永久變形按式（11-5）計(jì)算： （11-5） 式中：?0－試樣原高度，mm； ?4－試樣經(jīng)壓縮完畢后，在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室溫下停放1小時(shí)的高度，mm. 試樣數(shù)量不少于3個(gè)，取其算術(shù)平均值作結(jié)果。 若試樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生破裂，應(yīng)記錄破裂時(shí)間，溫升和裂口形狀。試驗(yàn)中試樣的壓縮負(fù)荷沖程頻率和膠料種類(lèi)都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果值。 不同膠料對(duì)溫升平衡時(shí)間的影響較大，壓縮屈撓試驗(yàn)的溫升是用電偶在柱狀試樣底部測(cè)定的，可以連續(xù)測(cè)定。試樣的溫升在中心部位最高，若膠料的熱傳導(dǎo)性和熱輻射性基本接近的話(huà)，那在試樣底部所測(cè)的溫度與其中心點(diǎn)所測(cè)溫度成比例關(guān)系。同時(shí)試樣的溫升隨時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸達(dá)到平衡，平衡時(shí)間雖膠料不同而異。填充劑用量少的膠料達(dá)到溫升平衡時(shí)間較短，反之則長(zhǎng)，大部分膠料在15分鐘后溫度基本達(dá)到平衡。 本試驗(yàn)參照GB1687-93 思考題： 1.壓縮生熱測(cè)定的目的及意義。 2.影響壓縮生熱（溫升）的因素有哪些？ 3.壓縮變形率的測(cè)定有何意義？