ASTM D624 橡胶和弹性体撕裂强度测试权威指南

如何执行硫化橡胶和热塑弹性体撕裂强度测试

作者:Kayla Thackeray

ASTM D624

ASTM D624 是用于测定硫化橡胶和热塑弹性体撕裂强度的常见测试方法。根据常用的试样形状,此测试有时又称为裤形测试、直角形测试或新月形测试。本指南旨在向您介绍 ASTM D624 测试的基本要素,并概述所需的测试设备、软件和试样。但是,计划进行 ASTM D624 测试的任何人员都不应认为参阅本指南后便不必再阅读完整标准

ASTM D624 标准是否适合您?

ASTM D624 测试得出的结果与 ISO 34 相似,后者是测量弹性材料撕裂强度的另一种测试方法。美国材料与试验协会 (ASTM) 和国际标准化组织 (ISO) 目前正在努力减少这两个标准之间的差异,但仍不能将这两种标准的测试结果视为等同,必须注意确保为指定应用使用合适的测试标准。ASTM D624 仅用于测量撕裂强度:如果要测定弹性体的拉伸性能,应按照 ASTM D412 执行。

测试系统

由于十字头位移较小,ASTM D624 测试可采用台式(双柱)或单柱通用测试系统执行。进行 ASTM D624 测试的实验室通常还会按照 ASTM D412 执行拉力测试,为方便起见,这两种测试均采用同一测试系统。在弹性体撕裂测试中施加的最大力比弹性体拉力测试中施加的最大力小得多,因此可以采用不同容量的载荷传感器。不过,2580 系列载荷传感器具有广泛的力值范围和精度,因此适用于这两种测试的大多数应用。英斯特朗 2580 系列载荷传感器专为 6800 系列测试系统设计。

软件是所有测试系统的关键要素,可以大幅简化测试过程。Bluehill Universal 预装了所有最常用的 ASTM 和 ISO 标准,包括 ASTM D624、ASTM D412 和 ISO 34。

Bluehill Universal ASTM D624 测试方法

夹持解决方案

用于 ASTM D624 测试的最佳夹具类型为能够提供恒压的夹具,例如气动侧动作夹具或自紧式滚筒夹具。这两种夹具在测试过程中都可以防止滑移,便于快速插入试样。对于某些材料,可以使用基础螺丝侧动夹具。ASTM D624 测试的其中一个重要步骤是在每次测试时将试样在相同的位置垂直对准。撕裂测试的结果会出现很大的差异,重要的是要应尽可能多地消除差异。与其他夹具相比,气动侧动夹具有助于对准试样。同样重要的是,应为夹具选择适配的夹钳面,以便更轻松地目视调准。夹钳面的宽度应与试样相同。

为正确对准试样,应设定十字头的初始位置,使试样的顶边和底边与上夹头的夹钳面顶边以及下夹头夹钳面的底边对齐。这样可以确保试样的中心与夹具间距中心对齐。

2712-041
1 kN 型号 | 2712-041
2713-002
5 kN 型号 | 2713-002
试样

当按照此标准进行测试时,试样首先被刻痕或切割,然后撕裂会通过这一损坏区域传播,从而成为应力集中的部位。根据被测试样类型,ASTM D624 包括两种不同的撕裂强度定义。

此标准中介绍了 5 个可接受的试样:A、B、C、T 和 CP 型。当测试 A、B 或 C 型试样时,撕裂强度定义为最大力除以试样厚度。当测试 T 型或 CP 型试样时,撕裂强度是试样撕裂过程中产生的曲线部分的平均力或中值力除以试样厚度。根据被测材料产生的应力/应变曲线的类型,使用平均值或中值。

弹性体的撕裂测试尤其重要,因为大多数弹性体在其预期应用中断裂或损坏是由于撕裂的起始和扩展造成。ASTM D624 测试中的五种不同试样类型为在实际应用中可能导致撕裂的几何形状和应力集中提供了多种选择。此测试的结果并不是用来量化使用中的材料的撕裂强度,而只是为了了解它在规定的测试条件下的具体表现。

A、B、C 和 T 型试样均应根据规范中的尺寸使用冲裁模进行制备。CP 型试样应模压成型。对于 A 和 B 型试样,还应使用刻痕装置或模具进行小切口操作。

此测试的结果高度依赖于试样的厚度,因此关键是要确保您使用符合 ASTM D3767 的千分尺精确测量您的试样。ASTM D3767 规定了样品测量设备的公差和精度要求,以及接触表面的几何形状和测量过程中施加在试样上的力。试样测量装置的精度往往被忽视,并可能对您的测试结果产生重大影响。要实现无缝工作流程,请选择自动试样测量装置,该装置会将所需尺寸输入您的测试软件中。

环境箱

根据 ASTM D624 测试的弹性体通常供未来在非环境条件下使用。由于环境条件对弹性体的撕裂强度有巨大影响,必须注意确保测试条件模拟预期最终应用的条件。测试速度、温度、湿度、试样尺寸和预测试条件对测试结果都有显著影响,必须加以控制,才能得到有用的测试数据。为确保这些元素模拟材料的最终应用条件,ASTM D624 经常在一个可以使用加热或冷却(LN2 或 CO2)的环境箱内执行。

英斯特朗的 600 系列环境箱让操作员能够在整个测试期间监测环境箱内的温度。另外,在 Bluehill Universal 中可以设置浸泡时间和温度,以确保所有试样在测试开始前均得到适当的调节。

测试量

对于希望提高测试量的实验室,可以对系统设置进行多次修改。自动试样测量装置和气动夹具均通过减少测试操作员所需的手动输入量来提高测试效率。虽然 ASTM D624 的测试时间通常很短,但也依据 ASTM D412 进行测试的实验室可能想要增加每天测试的试样量。在这种情况下,多站点测试机架可提供最佳测试量,因为操作员可以同时运行最多 5 项测试。另外英斯特朗还提供全自动测试系统,旨在整合试样测量、试样加载、测试和移除功能。这些系统可以在不需要任何操作人员互动的情况下运行数小时。此外,这些系统还有助于减少人为错误造成的变化。

本指南有帮助吗?

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Bluehill Universal 软件从头开始构建,旨在提供触摸互动和直观的用户体验。使用诸如预装测试方法、几秒钟内快速测试、增强的数据导出以及 Instron Connect(一种全新功能,可提供与服务的直接通信联系)等功能,发现更简单、更智能的测试。 Bluehill 2 和 Bluehill 3 等以前版本软件的用户可以轻松升级到最新版本的 Bluehill。

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3119-600 系列环境箱使实验室能够在宽泛的非环境温度下进行安全、高效的测试。 

2713-002、004 系列自紧式滚筒夹具

自紧式夹具主要用于弹性材料和其他柔性材料的精密测试, 在载荷作用下,其横截面面积会大幅减少。 温度范围:-20 °C 到 150 °C(-4 °F 到 300 °F)