ISO 4666-1:2010
Резина вулканизированная. Определение превышения температуры и сопротивления усталости при испытаниях на флексометре. Часть 1. Основные принципы.
- Стандартный №
- ISO 4666-1:2010
- Дата публикации
- 2010
- Разместил
- International Organization for Standardization (ISO)
- Последняя версия
- ISO 4666-1:2010
- сфера применения
-
Обзор и история создания стандарта ISO 4666-1
ISO 4666-1:2010, «Резина вулканизированная. Определение стойкости к повышению температуры и усталости при испытаниях на изгиб. Часть 1. Основные положения», является ключевым международным стандартом по динамическим испытаниям резиновых материалов. Второе издание этого стандарта, опубликованное в 2010 году, заменило первое издание 1982 года и включало в себя комплексные изменения и улучшения его технического содержания.
Как типичный вязкоупругий материал, резина поглощает часть энергии деформации при циклической деформации и преобразует её в тепло, что особенно важно в практических приложениях. Техническая история разработки стандарта обусловлена необходимостью оценки долговечности резиновых изделий в динамических условиях эксплуатации, особенно при их применении в таких изделиях, как шины, подшипники, опоры, клиновые ремни и вставные кольца кабельных шкивов.
Определение основных терминов и технических принципов
Стандарт содержит точные определения ключевых терминов в испытаниях на изгиб, закладывая теоретическую основу для унифицированной реализации методов испытаний:
Термины Определение Единица Значение применения Предварительное напряжение (σp) Постоянное статическое напряжение на образце во время испытания Па Моделирует фактические рабочие условия изделия или фиксированного образца Амплитуда циклической деформации (εa) Амплитуда деформации накладывается на предварительную деформацию или предварительное напряжение Безразмерный Ключевой параметр, определяющий степень усталостного повреждения Подъем температуры Повышение температуры образца во время испытания °C Важный показатель для характеристики тепловыделения материала Усталостная долговечность (Н) Количество циклов, необходимых для разрушения при заданных статических и циклических нагрузках раз Прямой параметр для оценки долговечности материала Предельная усталостная деформируемость (ε∞) Циклическая деформация амплитуда, когда кривая усталостной долговечности в основном параллельна оси log N Безразмерная величина Критическое условие для того, чтобы материал не испытывал усталостное разрушение Стандарт особенно подчеркивает концептуальное различие между тепловыделением и повышением температуры: тепловыделение относится к общему теплу, выделяемому образцом из-за поглощения энергии во время испытания, в то время как повышение температуры - это повышение температуры в определенной точке образца. Эти два понятия различны по физической природе.
Выбор условий испытания и анализ режима нагружения
ISO 4666-1 определяет четыре основных режима нагружения. Относительная оценка резин с различными модулями зависит от типа принятой нагрузки:
Сравнительный анализ режимов нагрузки
- Режим a: постоянное предварительное напряжение и постоянная амплитуда циклического напряжения (σp и σa постоянны)
- Режим b: постоянное предварительное напряжение и постоянная амплитуда циклической деформации (σp и εa постоянны)
- Режим c: постоянная предварительная деформация и постоянная амплитуда циклического напряжения (εp и σa постоянны)
- Режим d: постоянная предварительная деформация и постоянная амплитуда циклической деформации (εp и εa постоянны)
При выборе типа и величины нагрузки следует учитывать предполагаемое использование резины. Для испытания на тепловыделение нагрузка должна быть достаточно высокой, чтобы вызвать дискриминационное повышение температуры, но не настолько высокой, чтобы вызвать разрушение; для испытания на усталостную долговечность следует выбирать условия нагрузки, позволяющие различать различные свойства материала.
Стандарт также отмечает, что резины с разной твердостью или модулем могут вести себя существенно по-разному при условиях постоянной амплитуды напряжения и постоянной амплитуды деформации. Увеличение твердости (например, за счет увеличения нагрузки технического углерода) сопровождается увеличением гистерезиса, что приводит к более сильному повышению температуры при испытании с постоянной амплитудой деформации; в то время как в условиях постоянной амплитуды напряжения более твердые вулканизаты меньше деформируются и, как правило, выделяют меньше тепла.
Спецификации подготовки образцов и процедуры испытаний
Стандарт устанавливает четкие требования к подготовке, хранению, кондиционированию и количеству образцов:
Пункт Технические требования На основе стандарта Форма образца Цилиндрическая, размер варьируется в зависимости от метода испытаний Пункт 5.1 Способ подготовки Формование, вулканизация или резка, сверление и шлифование из пластин, готовых изделий Пункт 5.2 Интервал между вулканизацией и испытанием Минимум 16 часов, максимум 4 недели для испытаний, не связанных с продуктом Пункт 5.3 Условия кондиционирования Кондиционирование при стандартной лабораторной температуре не менее 3 часов Пункт 5.4 Количество образцов 2 для каждого испытания на повышение температуры или усталостную долговечность, 5-10 для построения кривой Пункт 5.5 Процедура испытания включает измерение повышения температуры, определение усталостной долговечности, определение предельной усталостной деформируемости и предельного усталостного напряжения, определение ползучести и определение остаточной деформации. Стандарт особо подчеркивает, что все сравнительные испытания должны проводиться на одном и том же типе испытательной машины на изгиб, чтобы обеспечить сопоставимость результатов.
Методы измерения температуры и технические ключевые моменты
ISO 4666-1 предоставляет два метода измерения температуры, каждый со своими собственными конкретными сценариями применения и техническими требованиями:
Сравнение методов измерения температуры
Измерение внутренней температуры: измерение выполняется путем вставки датчика температуры с тонкой иглой или его непрерывного погружения в образец. Этот метод может напрямую отражать истинную температуру внутри материала, но на него влияет теплопроводность резины.
Измерение температуры поверхности: температура измеряется на поверхности образца или на поверхности, контактирующей с образцом. Этот метод прост в применении, но на измеренное значение влияют теплопроводность резины и коэффициент излучения поверхности.
Стандарт устанавливает, что допустимая погрешность измерения температуры составляет ±1°C, и подчеркивает, что кондуктивные потери тепла в испытательном устройстве должны быть сведены к минимуму, например, путем изоляции поверхности, контактирующей с образцом.
Анализ кривой усталостной долговечности и определение предельных параметров
На рисунке 1 показаны типичные кривые усталостной долговечности для двух резин, A и B, подчеркивающие ограничения одноточечного испытания:
При высокой жесткости резина A работает хуже, чем резина B, но при низкой жесткости B работает хуже, чем A. По мере уменьшения жесткости испытания усталостная долговечность обеих резин начинает быстро расти, приближаясь к бесконечности, пока приложенное напряжение или амплитуда деформации не превышают характерного значения.
Это характерное значение представляет собой предельное механическое условие для усталостного разрушения и может быть соответствующим образом выражено как предельная усталостная деформируемость резины (ε∞ или γ∞) или предельное усталостное напряжение (σ∞ или τ∞), в зависимости от типа используемой нагрузки.
При определении предельных параметров усталости усталостная долговечность должна быть измерена в диапазоне амплитуд циклических деформаций или циклических напряжений, включающем область, где усталостная долговечность становится очень большой и фактически бесконечной. Построив график полученной усталостной долговечности как функции амплитуды циклической деформации εa или амплитуды циклического напряжения σa, можно определить предельные параметры.
Рекомендации по внедрению стандарта и технический обзор
На основе технических требований ISO 4666-1 предлагаются следующие рекомендации по внедрению:
- Выбор условий испытания: Соответствующий режим нагрузки и параметры испытания следует выбирать в соответствии с фактическими условиями эксплуатации резиновых изделий, чтобы избежать неверной оценки, вызванной оценкой одного условия
- Калибровка оборудования: Регулярно калибруйте испытательную машину на изгиб, чтобы обеспечить точность измерений напряжения, деформации и температуры
- Репрезентативность образца: Убедитесь, что образец может представлять свойства материала и структурные характеристики фактического изделия, особенно при вырезании образцов из готовых изделий
- Целостность данных: Испытания на усталостную долговечность следует проводить при нескольких уровнях жесткости, чтобы получить полную кривую усталостной долговечности
- Интерпретация результатов: Полностью учитывать влияние вязкоупругих свойств резины на результаты испытаний и проводить комплексную оценку в сочетании с другими испытаниями на динамические характеристики.
В связи с непрерывным расширением применения резиновых материалов в новых областях, принципы и методы испытаний, предусмотренные стандартом ISO 4666-1, будут и впредь оказывать важную техническую поддержку при разработке материалов, контроле качества и проектировании изделий. Дальнейшее развитие стандарта будет уделять больше внимания соответствию реальным условиям эксплуатации, а также интеллектуальным и автоматизированным усовершенствованиям методов испытаний.
ISO 4666-1:2010 Ссылочный документ
- ISO 23529 Резина. Общие процедуры подготовки и подготовки образцов для физических испытаний.*， 2016-11-01 Обновление
- ISO 4664-1 Резина вулканизированная или термопластичная. Определение динамических свойств. Часть 1. Общие указания.*， 2022-07-01 Обновление
ISO 4666-1:2010 История
- 2010 ISO 4666-1:2010 Резина вулканизированная. Определение превышения температуры и сопротивления усталости при испытаниях на флексометре. Часть 1. Основные принципы.
- 1982 ISO 4666-1:1982 Резина вулканизированная; Определение превышения температуры и сопротивления усталости при испытаниях на флексометре; Часть 1: Основные принципы
