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TestDIN53504-R1
4.器械
4.1测量试样厚度的装置
为了测量试样的厚度,DIN53534(1994年5月版本)5.2款所提到的测量厚度的仪器是必要的。
4.2确定环形试样原始横截面的仪器
为了确定环形试样原始横截面,要使用一个能允许试样在设定的空气或水中集结的天平。
4.3拉伸试验机
拉伸试验机应该与DIN51221提出的1级相一致。
因为试验要在一个不同于周围环境的温度下进行,所以要用到一个受控(人造)大气的实验室。
实验室的温度应该接近试样的温度,并且在试验的过程中保持稳定于±
2°
C以内。
更具体的细节请看分条款6.1
为了测环形试样,试验机应该配备一个动力装置,以及一个能自由旋转的滑轮,每旋转一周,前端应转过大约50mm。
在没有施加非正常压力的情况下,应该能保证通过移动接近的滑轮使试样能够配合。
为了测量哑铃型测件,试验机应该配备两个卡爪。
卡爪应设计为能确保试样的纵向轴线随时与试验机拉紧方向的轴线保持一致。
使用模板可能影响卡爪。
试样在被夹持状态下应确保不会发生相对卡爪的滑动,好的卡爪是在应力增加的情况下能维持甚至增加对试样的压力。
卡爪不应导致试样过早断裂。
试验机应该能够允许绘制力的延伸曲线或应力应变曲线。
变形测定器应该适合在测试的任何时间确定试样测量长度的变化量并且惯性要尽可能小。
5.试样
5.1形状试样测试结果的获得与试样形状之间不具比较性。
5.1.1环形试样
5.1.2哑铃形试样
5.2准备试样
单独准备试样时选择取样的形状。
取样的厚度应该与最终使用的试样的厚度相同,
如果试样不能从完成品上直接切割,就切取适当厚度的取样,以便试样直接从取样上获得。
将不平处磨去。
试样厚度偏差不可大于三次分别测量值的平均值的±
2.5%。
按照ISO4661-1的描述准备试样,在准备环形试样时,最好使用环形切割机。
需要注明的是,试样厚度不同于表二和表三所示(如,试样从完成品中取得)时其测试结果不可与那些厚度在规定范围之内的试样的测试结果进行简单的比较。
前者的试验结果应该在试验报告中确定。
5.3试样数量
使用至少三件试样,或者在需要鉴定的情况下使用至少七件。
对哑铃形试样而言,所用三件(或七件)试样相对于其中任一件应该在两个方向按照正确的角度选择。
如果允许,应尽量选择垂直或平行于材料颗粒的角度。
5.4基准标记
使用无接触式变形测定器测定哑铃形试样延展情况时,在试样上做基准标记来设定规格长度。
要注意标记和标记者不可对待测物材料产生有害影响。
标记线应该尽可能细并且与中心线距离大致相等。
确认二者之间距离应在1%以内或者更小。
6.步骤
6.1概要
在(23±
2)OC(环境温度,简写)进行试验,或者使其满足以下任一温度(比较ISO471:
1983):
-70,-50,-40,-25,-10,0,40,55,70,85,100,125,150,175,200,225,或者250OC。
试验前,使试样适应环境温度至少20分钟,试验不能进行超过16小时。
并且在需要鉴定的情况下,不可超过硫化后72小时。
当环状试样在低于环境温度下进行试验时,用摩擦系数较低的材料(如四氟乙烯)制成的物品替换滑轮以确保在环形方向上统一分配压力,
6.2确定试样的尺寸
试验前,在周围温度下测试不少于三点的试样厚度,对哑铃形试样更适宜在两端和L0值以内取,最好取两端和中心点。
根据平均厚度和模具最窄处宽度(两断面间距)计算原始横截面面积。
在需要鉴定的情况下,直接测量试样最窄处的宽度。
环形试样原始横截面面积可以利用阿基米德密度定律,通过量取样品在空气和水中的重量计算获得。
利用等式
(1)计算A0。
(1)
其中:
是试样的质量,单位g;
ρ是试样的密度,单位
;
是
型试样的外径,单位mm;
型试样的内圆周长,单位mm;
利用同样的方法通过等式
(2)确定密度ρ:
(2)
其中:
是试样在空气中的质量,单位g;
是试样在水中的质量,单位g;
水在23
时的密度0.9975
。
6.3哑铃状试样夹爪
应该使用模具将试样插入卡爪,以便使试样保持在夹入时,纵向轴线与拉伸方向轴线重合。
确保被夹具夹住的末端面积尽可能大,但要避免宽度大于
的区域被夹入,并且不允许有相对卡爪的滑动。
6.4拉伸试验
6.4.1哑铃型试样
给出一种应优先选用的自由接触式拉伸测量方法,在该种情况下,原始延展力曲线不会转化为初应力的结果。
使用自由接触式变形测定器时,应该采用以下步骤:
(a)按照如5.4所描述方式标示原始测量长度
,不可对试样进行拉伸;
(b)按照6.3所描述的方式将试样插入卡爪;
(c)施加一个在小于50mm/min速率下不超过0.1Mpa的原始拉伸力,然后停机;
(d)转换变形测定器系统来获得基准标记并测量在原始拉伸力作用下
的变化。
(e)使用一个适当的速率(对
以及
型试样使用200mm/min,对
型试样使用500mm/min)开机,并画出力的延伸曲线。
初始曲线的定位是原始拉伸力和初始测量长度变化的一项功能。
使用一个放在试样上的变形测定器时,应采用以下步骤:
(a)如6.3所描述,将试样插入卡爪;
(b)施加一个在小于50mm/min速率下不超过0.1Mpa的原始拉伸力,然后停机;
(c)将变形测定器放在试样上间距等于
处。
(d)使用一个适当的速率(参阅上面)开机,并画出力的延伸曲线。
本方法因为初始拉伸力的应用而导致结果有部分失真。
因此,初始拉伸力应该选择尽可能小又能确保拉紧试样。
在测量长度以外发生断裂的试样不必评价。
6.4.2环形试样
在测量环形试样时,拉伸测量应该基于滑轮轴线的间隙(如表1所提供),被系统所记录的任何拉伸变化用来测量横截面间距。
把试样无拉伸的恰当地放入滑轮时,滑轮的间隙应该按照表1所提供的数据调整。
以50mm/min的速率旋转,然后以500mm/min的速率打开机器,并画下力的延伸曲线。
6.5确定应力/应变性质
如果不可能或没有必要全部画力的延伸曲线,在以下数据中挑选两个测其拉伸力:
50,100,200,300,500%。
测环形试样时,延伸是基于初始平均圆周长度和内圆周长的断裂伸长量。
因此,为了获得第一段提到的伸长量,选择一下断裂伸长量(
):
R1型试样:
54.5;
109;
217.9;
326.9;
544.8%;
R2型试样:
55.5;
110;
221.9;
332.8;
554.6%。
使用以下等式(3)计算这些量
的百分比:
(3)
是需要的延长量(基于Um)百分比;
Um是试样平均周长,单位mm;
Ui是试样内圆周长,单位mm;
是试样外径,单位mm;
是试样内径,单位mm.
7.评价
7.1断裂拉伸强度
按照6.2的规定,通过测量每一个试样的原始横截面面积来计算断裂拉伸强度
,单位Mpa或者N/mm,环形试样使用等式(4),哑铃型试样使用等式(5):
(4)
(5)
是断裂时的力,单位N;
是原始横截面面积,单位
S2型试样测得的断裂拉伸强度会明显高于由R1型试样所测得的值。
7.2屈服拉伸强度
计算屈服拉伸强度
,单位Mpa或
对环形试样使用等式(6),对哑铃型试样使用等式(7)
(6)
(7)
是最大力,单位N;
是初始横截面面积,单位
7.3断裂伸长率
计算断裂伸长率
,作为一个百分比,使用以下等式(8):
(8)
是断裂时的基准长度,单位mm;
是初始基准长度,单位mm。
计算环形试样断裂时的基准长度(内圆周长度)
,单位mm,使用等式(9)
(9)
是断裂时滑轮轴线的间隙,单位mm;
U是一个滑轮的周长,单位mm.
7.4应力
在给定应变
(单位Mpa或N/
)的情况下,计算应力,对环形试样使用等式(10),对哑铃型试样使用等式(11):
(10)
(11)
是应变i(比较6.5)时的力;
是初始横截面积,单位
用给定应变的数值作为符号
的下标,如
表示伸长率为100%。
7.5综述
在单独数据的基础上计算中值
和值域
注:
断裂拉伸强度和断裂伸长率的测量值可以通过应用威布尔分布(Weibulldistribution)来进行评价,而应力值可以用普通分布表示。
8.试验报告
试验报告应提及本标准并包含以下内容:
(a)产品测试的类型和名称;
(b)用来比较试样的方法;
(c)试样的厚度和类型,以及使用环形试样时,试样的横截面面积
(d)取样说明;
(e)应变测量系统的使用,以及分析和判断的细节;
(f)初始应力的应用,用Mpa或N/
表示;
(g)断裂拉伸强度
,屈服拉伸强度
,单位Mpa或N/
精确到0.1Mpa或0.1N/
(h)断裂伸长率
作为百分比取值应取最接近的整数。
(i)给定应变时的应力
(j)本标准所规定的任何偏差;
(k)试验日期。
以上(g)(h)(i)三点须详细注明中值,分布,试样数量以及所有的单独数据
9.精度
为了评价试验结果,表4从三个不同的拉伸强度级别列出了精度数值。
所列数据由S2型试样确定,并包含断裂拉伸强度,断裂伸长率和100%应变状况下的应力。
1989年,17家实验室联合组成了国家联合实验室试验。
在该
注
:
参阅DIN53598第一章
试验中确定了短周期试验精度,也就是应用于一周内测得的数据的再现性限制和重复性限制。
该试验的组织和评价在ISO5725中有详细描述。
平均断裂
拉伸强度
单位MPa
重复性限制
再现性限制
r
MPa
%
R
22.4
31.9
33.8
2.5
1.3
5.2
11.2
4.1
15.4
2.6
1.9
5.3
11.6
6.0
15.7
断裂伸长率
百分比
390
537
671
27.5
55.6
57.4
7.1
10.4
8.6
53.1
76.8
97.2
13.6
14.3
14.5
100%应变时的平均应力
3.5
2.7
2.4
0.6
0.5
0.3
17.1
18.5
12.5
0.9
25.7
22.2
20.8
重复性限制(同一操作者,同一设备):
同一操作者使用同一设备和同样的试验材料在间隔一周以内所完成的两个单独的试验,其结果超出重复性限制r的情况二十次中只允许出现一次。
再现性限制(不同操作者,不同设备):
两个不同的操作者,在不同的试验室间进行的使用同一材料的试验,其结果超出再现性限制的情况二十次中只允许出现一次。
参考标准:
DIN51221Part1拉伸试验器械,一般需求;
DIN53534橡胶试样和完成品线性尺寸的判定;
DIN53598Ppart1塑料和橡胶试验中随即取样的统计计算;
DINEN61塑料补强玻璃的拉伸试验;
ISO471:
1983处理橡胶试样的标准温度,湿度,和时间;
ISO527-1:
1993橡胶拉伸性质的判断和一般原理;
ISO527-2:
1993橡胶拉伸试验性质的判断和冲压或挤出塑料试验条件的判断;
ISO2768-1:
1989没有单独公差标记的线性尺寸和角度尺寸公差;
ISO4661-1:
1993热塑性或硫化橡胶,试样取样的准备;
ISO5725:
1986试验方法的精度,一个实验室间试验的判断重复性和再现性的标准试验方法;
ISO5893:
1993塑料和橡胶试验设备,拉伸,弯曲,压缩类型(恒速)描述;
ISO/DIS37硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力/应变的特性。
早期版本:
DINDVM3504=DIN53504Part1:
1138;
DINDVM3504=DIN53504Part2:
1240;
DIN53504;
10.65,05.69,08.75,03.85.
改进:
以下改进方案已经编入1985年3月版。
(a)本标准的说明已经与国际标准ISO/DIS37的草案协调一致,这包括一个调整版本;
(b)试验设备(卡爪,变形测定器)描述的更加详细;
(c)给定了试样厚度公差(±
2.5%);
(d)包含了关于参考标记的详细情况;
(e)详细说明了试样温度与环境温度不同的情况;
(f)详细说明了关于哑铃型试样测量厚度的具体点;
(g)在6.2中提供了增补的测量环形试样横截面面积的浮力试验的详细方法;
(h)在6.3中提供了哑铃型试样卡爪的增补信息;
(i)拉伸试验的步骤描述更加详细;
(j)拉紧哑铃型试样的初始应力有了详细描述;
(k)关于试验报告的规范进行了改进,包含了关于精确度的条款。
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