电子万能试验机助力硫化橡胶拉伸测试，四步精确解析操作流程

硫化橡胶作为现代工业重要的高分子材料，其三维交联网络结构赋予材料优异的力学性能和化学稳定性。在汽车制造、机械密封等关键领域，橡胶制品在长期服役过程中承受恒定载荷引发的蠕变和永久变形问题，直接影响着设备的使用寿命和安全性。本文科准测控小编将介绍如何基于GB/T42279-2022标准，采用非接触式视频引伸技术，系统分析硫化橡胶在恒定拉伸载荷下的变形特性，为优化硫化工艺参数提供数据支撑，对提升橡胶制品质量稳定性具有重要工程意义。

 

一、测试原理

定载荷拉伸试验通过施加恒定应力研究材料时变特性：

瞬时伸长率：反映材料初始弹性响应

ε0=(L30s-L0)/L0×100%

蠕变特性：表征材料黏弹性行为

Ct=(Lt-L30s)/L0×100%

永久变形：评价材料塑性变形能力

εp=(Lf-L0)/L0×100%

式中：L0为初始标距，Lt为保载t时刻标距，Lf为恢复后标距

 

二、标准依据

执行GB/T42279-2022《硫化橡胶或热塑性橡胶在恒定伸长率下测定拉伸永久变形及在恒定拉伸载荷下测定拉伸永久变形、伸长率和蠕变》标准要求。

 

三、检测设备

1、KZ-DSC-20电子万能试验机 

（注：电子万能试验机可搭配不同夹具做不同力学试验）

2、1 kN气动夹具 

3、视频引伸计 

4、试验条件

样品名称：硫化橡胶

试 验 温 度：25°C

载荷传感器：1 kN（0.5 级）

试 验 速 度 ：100 mm/min

 

四、检测流程

步骤一、试样制备

1、几何尺寸

使用模具或切割工具，将材料加工成总长度为152±0.5mm的试样，其中有效段为90mm标距段，截面尺寸为4×2mm（宽×厚）。 

2、硫化工艺

将试样放入硫化设备中，设定硫化温度为150±3℃，硫化压力为15MPa。

确定硫化时间：通过硫化曲线确定t90（达到90%硫化程度的时间），然后在此基础上增加5分钟，即硫化时间为t90+5min。

步骤二、试验前预处理

环境预调节

将试样放置在标准环境条件下（温度23±2℃、相对湿度50±5%RH）进行调节，持续时间不少于24小时，以确保试样达到平衡状态。

步骤三、试验过程

1、装样定位

将试样安装在试验机的夹具中，设定夹具间距为110mm。

使用激光定位辅助装夹，确保试样在夹具中对中良好。

预加载至0.1N，以消除装配间隙。

2、加载程序 

拉伸阶段：以100mm/min的速率对试样进行拉伸，直至达到2.5MPa的应力水平，同时记录应力-应变曲线。

保载阶段：在2.5MPa的应力水平下保持60分钟，每10秒采集一次标距变化数据。

恢复阶段：停止加载，让试样自由松弛10分钟，测量残余变形。

步骤四、结果分析

1、典型数据记录

记录瞬时伸长率、60分钟蠕变和永久变形的测试值，并与标准允差进行对比：

瞬时伸长率：测试值18.32%，标准允差±1.5%。

60分钟蠕变：测试值7.78%，标准上限为≤8.5%。

永久变形：测试值6.85%，标准上限为≤7.2%。  

2、时变特性曲线分析

绘制蠕变曲线，分析其三阶段特征：

瞬态蠕变（0-30s）：应变速率3.2%/min。

稳态蠕变（30s-50min）：速率0.12%/min。

加速阶段（50-60min）：速率升至0.25%/min。

3、微观结构关联分析

对试样进行交联密度测试（采用溶胀法）：

确定最佳硫化程度对应的交联点密度为3.2×10⁴mol/m³。

分析交联密度与永久变形的关系：交联密度每增加10%，永久变形降低约18%。

步骤五、报告编制

1、数据整理

将试验过程中的所有数据（包括应力-应变曲线、蠕变曲线、残余变形、交联密度等）进行整理和汇总。

2、结果讨论

对比试验数据与标准允差，分析试样的力学性能是否符合要求。

结合微观结构分析，讨论交联密度对材料性能的影响。

3、报告撰写

编写详细的测试报告，包括试验目的、试样制备、试验过程、数据分析和结论等内容。

 

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