教你如何選擇合適的橡膠穿刺力試驗機

 檢測橡膠試樣拉伸性能是一項橡膠質量檢測的重要指標之一，幾乎所有的橡膠相關產業的品質實驗室都會配置一臺和多臺橡膠穿刺力試驗機。但筆者在維修時候發現，其實很多實驗室的橡膠拉力試驗機的配置并不一定能夠*相關標準的要求。這其中既有用戶試驗機選型人員的不專業原因，亦有廠家銷售人員的的溝通不充分 馬虎所致。當然，也有部分則是，大部分工礦企業用戶的標準意識不強，舍不得投入的原因。
那么，我們該選擇一臺什么樣的橡膠拉力試驗機來做橡膠拉伸試驗呢？
一、首先該明白：按照相關標準，我們需要的數據是什么？一般來說，橡膠的拉伸試驗需要求取以下幾項或七項的參數
1.試樣拉伸至斷裂過程中出現的zui大力值（拉伸強度）；
2.試樣斷裂時的力值（斷裂強度）；
3. 屈服點對應的力值（屈服點拉伸應力）；
4.試樣拉伸到給定伸長率時的力值（定伸應力）；
5.試樣拉伸至給定應力時的伸長率（定應力伸長率）；
6.屈服點對應的伸長率（屈服點伸長率）；
7.試樣斷裂時的伸長率（扯斷伸長率）。
二、根據以上所測參數的要求。橡膠拉伸試驗過程中需要跟蹤的數據有兩項：拉力力值和標距變化量。
所以用于測試橡膠拉伸性能的橡膠拉力試驗機必須滿足以下四個要求：
1.大行程。
由于橡膠在拉伸時變形量很大，尤其是乳膠制品，伸長率有可能高達1000％以上。所以在橡膠試樣斷裂之前，必須保證夾持器有足夠的行程。
2.高精度及高頻率的數據采集。
拉伸橡膠不需要很大的力，拉力測量范圍不需要很大，所以需要力值的精度較高。一般要求試驗機能夠求取小數點后兩位以上精度的力值。此外由于檢測橡膠拉伸性能需要拉伸過程中的數個拉力值，而拉伸試驗又不可重復，所以即時準確記錄每個試驗段的拉力力值對于試驗成敗起著非常重要的作用。
3.準確的標距測量和記錄裝置。
試樣標距的測量是計算橡膠伸長率的重要數據，所以橡膠拉伸試驗中拉力試驗機必須準確地測量試樣的應變量，并即時地記錄下來。
4.可以準確描述應力－應變曲線的裝置。
  拉伸試樣中的拉力值和標距之間有著密切的，例如：試樣的定伸應力需要測量試樣拉伸到給定伸長率的力值，而定應力則需要測量試樣拉伸到給定應力的標距。試驗完成后，準確的應力－應變曲線可以再現試驗過程，并清晰的反映每個試驗段的數值，便于計算試驗要求的項目
三、試驗人員橡膠穿刺力試驗機選型參考
綜合上述，試驗人員按以下方法選擇一臺合適的橡膠穿刺力試驗機
1.試驗機 行程范圍。
普通標準厚度試樣（1、2、4型啞鈴狀試樣的厚度為2.0±0.2mm，3型試樣的厚度為1.0±0.1mm）斷裂時的標距一般都在1米以內；特殊厚度試樣，如醫用橡膠手套的試樣，斷裂時標距有可能超過1米。所以夾具移動范圍一般在1米到1.5米之間，這樣可以適合各種橡膠試樣的拉伸試驗。要實滿足這一要求并不困難，一般的橡膠拉力試驗機的機械傳送部分均可以滿足。
2橡膠穿刺力試驗機拉力測量和記錄裝置。 

  拉力試驗機的拉力測量和記錄裝置主要由兩種：機械儀表式和傳感器式。機械儀表式拉力測量裝置主要依靠拉伸過程中的反作用力，通過彈簧、砝碼等機械傳送裝置帶動儀表盤上的指針轉動標示拉力值，并利用傳統的記錄儀記錄力值－時間曲線。機械儀表式拉力試驗機價格便宜，但其性能卻無法達到橡膠拉伸試驗的要求，它只能單獨處理拉力值，無法記錄細微變化的拉力值，并將拉力值和試樣標距有效地起來。裝有適當精度拉力傳感器的拉力試驗機則可以記錄每一時刻的拉力值，并通過相關程序進行處理、計算，以滿足橡膠拉伸試驗的要求。
3.試驗機 標距測量和記錄裝置。
橡膠的標距測量是拉伸試驗中的一個重要環節，直接影響到試驗的準確性。現階段標距測量方法主要有兩種：手動測量和自動測量。 手動測量就是在夾具移動桿邊豎直設置一根標尺和兩根可在豎直方向上移動的水平標距桿，拉伸試驗時，靠目力觀察試樣上標距的變化，手動控制兩根標距桿，使之與試樣上的標距同步，同時記錄標距桿在標尺上的移動距離。手動測量的誤差非常大：其一，目力觀察試樣標距會引起一定的偏差；其二，靠手動移動標距桿始終無法準確跟蹤試樣標距變化；其三，試驗人員一邊移動標距桿，一邊很難記錄標距值，更無法在試驗結束后準確描述應力－應變曲線。
  相比較自動測量標距更有利于對橡膠拉伸性能的檢測。現在許多拉力試驗機的自動標距測量裝置采用接觸式傳感器即時測量標距的變化，傳感器移動裝置的安裝位置主要有兩種：①安裝在夾具上；②試樣上。將移動裝置安裝在夾持器的傳感器有一定的局限性。由于橡膠的彈性變形非常大，夾持器的移動距離和試樣標距的變化值有很大的差距，所以安裝在夾具上的標距傳感器比較適合檢測彈性變形非常小（如金屬材料）試樣的拉伸性能，而不能用于檢測橡膠拉伸性能。
   另一種安裝方式是在夾具移動桿邊豎直設置一根光柵尺和兩根可在豎直方向上移動、帶有小夾子的水平標距桿（俗稱：大變形）。這種傳感器的安裝方式和上面所說的手動測量的使用原理是一致的，只是將標尺改成光柵尺，將手動操作改成由試樣帶動標距桿移動。安裝在標距上的傳感器適用于金屬或標準厚度橡膠試樣的拉伸試驗，因為拉伸這些試樣時的力值較大，帶動標距桿移動的力值與之相比很小，雖然會對試樣有一定影響，但不足以影響整個試驗的成敗。
   但橡膠拉伸性能檢測中有一些特殊試樣就不能采取接觸式傳感器進行標距測量，例如醫用橡膠手套試樣。橡膠手套的主要成分為天然乳膠，拉伸試驗過程中所用的拉力值比一般的橡膠制品小，同時GB7543－1996《橡膠醫用手套》中規定拉伸性能試驗的試樣是直接在橡膠醫用手套成品上直接裁取的，所以裁取下的試樣厚度很小，大約只有0.2mm左右，這樣厚度的乳膠試樣只需要很小的力值就可以將試樣拉伸很長。所以采取接觸式標距測量方式對試樣拉伸試驗會產生很大的影響，影響原因如下：其一，接觸試樣的標距桿的自重會將試樣向下扯，影響拉力測量；其二，標距桿的夾持對被夾持部位的拉伸有一定的影響，使其不能自由拉伸。
   采取 非接觸式視頻引伸計 就可以避免上述這些問題，采用攝像的方法對標距的變化進行跟蹤就是其中一個方法。試樣背景采用黑色粗糙不反光材料（如黑色粗糙絕緣膠布），將標距部分（即兩條標距線之間的部分）用對比度高的涂料涂色（若試樣顏色較淺則標距用黑色顏料涂滿，若試樣顏色較深則標距用白色顏料涂滿），將攝像頭采集的圖像輸入計算機，調整對比度，使標距邊界在計算機上可清晰辨別。在拉伸過程中通過計算機對采集到的圖像進行處理，對標距線進行跟蹤，實時測試標距值。這種測量方法不僅可以準確地測量出每一時刻的標距值，還不會影響到橡膠的拉伸過程。
    *上面所述，均為橡膠 材料的力學檢測要求。橡膠成品件的相關檢測并不能*參照上面方法。如筆者曾為 日本 鬼怒川橡塑制品中國有限公司所選的一款材料試驗機。則需要按照其成品要求做 等負荷循環壓縮試驗，插拔力循環試驗，保載荷持久試驗等。這些試驗已不是一般橡膠拉力試驗機可以完成的了。材料科學的進步，質量標準的提高，會有更多的試驗要求。與時俱進是*的應對辦法。