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橡胶DIN磨耗测试仪用于鞋底磨耗试验影响因素分析

来源: /  作者:   时间: 2016/3/31 13:16:44

  胶底磨耗数值的高低因其内在和外界条件的不同而异。本文通过对不同条件下试验数据的分析,浅谈影响磨耗的相关因素,供生产、测试有关人员参考。
  
  DIN耐磨试验机它基本上属于磨蚀磨耗,是一种由摩擦使橡胶表面发生微观破坏而脱落的现象。橡胶鞋底试片在一定的负荷压力下,底片胶轮与磨擦砂轮成一定角度,进行旋转滚动磨擦,由于砂轮表面上尖锐点的磨擦使胶料表面产生局部应力集中,在应力集中点橡胶被强烈扯断,形成微小的颗粒脱落而产生磨耗。当沙轮表面上尖锐点很锋利时会使橡胶表面被划破,而且还有一条条与滑动方向平行的痕带,这是切消磨耗和擦伤磨耗的特征,是磨蚀磨耗的一种表现形式。
  
  橡胶底料的内在物理机械性能是决定磨耗性能高低的主要因素
  橡胶的耐磨性能取决于本身的内聚力和磨擦表面的粘着力,包括底料的扯断强度、扯断伸长率、耐疲劳性能、粘弹性能等的综合影响。不能笼统地说磨耗与某项物性有关,例如:磨耗对扯断强度来讲,可以说扯断强度是影响磨耗的主要性能,一般来说扯断强度高,磨耗性能好。但从实际测试的数据来看,扯断强度与磨耗不一定有这种关系,例如同样含胶率的底料,加入顺丁橡胶的底料比纯天然胶的底料扯断强度低,但磨耗性能则高,这是一般的事实。所以橡胶鞋底的耐磨性能决定于本身的内聚力和磨擦表面的粘着力,也就是决定于底料的配方设计是否合理和底料含胶率的高低。在一般的情况下,低含胶率的底料在配方设计合理的情况下磨耗性能不会高于高含胶率的底料。所以任何一种内聚力强,粘着力弱的底料在任何固体表现磨擦都将表现出低磨耗数据和高耐磨性能。
  
  试验条件对磨耗性能的影响
  高低压绝缘鞋(靴),耐酸碱胶靴等防护用鞋,其底料均采取标准规定的阿克隆磨耗试验方法。要想取得试验结果较高的重现率,必须严格试验条件。为了弄清影响试验结果的原因,我们对各种实验条件包括环境温度做了对比试验。试验结果表明:胶轮轴与砂轮轴之间夹角的误差、胶轮硬度的高低、胶底试片的厚薄、试验环境温度的高低,都对检验结果有一定的影响。
  胶轮轴与砂轮轴之间夹角越大,磨耗减量越大。另外,胶轮硬度增大,试片厚度增加,试验温度的升高,也会增加磨耗减量。
  
  试验原理
  GB/T 1689.1998《硫化橡胶耐磨性能的测定》中,采用阿克隆整鞋耐磨试验机测定硫化橡胶的耐磨性能。试验原理是将试样与砂轮在一定的倾斜角度和一定的负荷作用下进行磨擦,测定试样在一定里程的磨耗体积。
  
  仪器要求
  胶轮回转速度为76r/min±2r/min;砂轮轴回转速度为34r/min±1r/min;两轴夹角为0°时,应保持平行和水平;试样承受负荷为26.7N±0.2N,两轴夹角为15°±0.5°;试样夹板直径为56mm,厚度12mm,砂轮直径150mm,中心孔径32mm,厚度25mm,磨料为氧化铝,粒度为36号,硬度为中硬2。
  
  仪器校正
  整鞋耐磨试验机的校正主要有三个方面:
  ①先调整机座至水平;
  ②用角度校正器测定胶轮轴与砂轮轴之间的夹角,并调整为15°±0.5°;
  ③用负荷校正器调整使试样承受的负荷为26.7N±0.2N。
  
  试样及环境温度
  试样宽度为12.7mm±0.2mm,厚度为3.2mm±0.2mm,将试样粘于胶轮上,粘接时不应受到张力,粘接后试样至少停放16h,标准温度23℃±2℃,相对湿度50%±5%。胶轮厚度为12.7mm±0.2mm,硬度为75度~80度(邵尔A),中心孔径符合胶轮回转轴的直径。
  
  试验程序
  将粘好的试验轮预磨15~20min后取下,刷净胶屑,称重(精确到0.0019),用预磨后的试样试验,试样行驶1.61km后,取下刷去胶屑,在1h内称量(精确到0.001g)。
  造成试验结果重现性差的几个因素通过对各种试验条件的对比分析,我们认为仪器设备的影响是主要的,特别是胶轮轴与砂轮轴之间的夹角和试样承受的负荷,对试验结果的影响很大。即两轮轴之间的夹角越大,承受的负荷就越大,试样的磨耗量也越大。因此标准要求试验前对阿克隆整鞋耐磨试验机用角度校正器和负荷校正器进行校准是非常必要的,以使误差尽量减小。
  另外,环境条件及试验的影响也是不容忽视的,我们在对仪器经过严格校正的基础上,对试片厚度、胶轮硬度、胶轮直径、环境温度的影响分别进行了对比试验,以便找出其中的规律。
  
  试验方案及步骤
  取同一配方的试样在不同的厚度、胶轮硬度、胶轮直径和温度条件下进行试验,每种条件选取两个参照值,分别取5个试样,试验每种条件的影响时,要保证其它条件的一致性。
  试验步骤依据标准要求,每个胶轮试验后应仔细刷净砂轮上的胶屑,并清洁毛刷,再进行下一个胶轮的试验。
  
  通过对不同厚度试片的对比试验,我们发现试片越厚,其磨耗量越大。而试片的厚薄往往又取决于绝缘胶鞋等胶鞋大底的厚度,在有些情况下很难保证达到3.2mm±0.2mm从而对试验结果产生影响。以上两点因胶轮的直径增大,或胶片厚度增加都是因为磨擦点旋转的线速度增加造成的磨耗量加大,所以我们在操作中严格控制胶轮预磨后直径尺寸,胶轮直径68+0mm,胶片厚3.2mm±0.2mm,预磨15~20min后控制其直径在67.5+3.2=70.7mm左右,从而减少对试验结果的影响。环境条件的影响主要是温度,通过对比试验,可以看出温度越高试样的磨耗量越大。如果温度过高,还可能出现“脱轮”现象,而一般温度的偏离,尤其是条件较差的生产企业很容易忽视。总之,在检验过程中严格控制试验条件,并按标准要求校正仪器设备和试样,可以保证试验结果的一致性和准确性。


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