ASTM D412 橡膠和彈性體的拉伸測試

Q: 什麼是ASTM D412標準？

ASTM D412 標準定義了用於評估硫化熱固性橡膠和熱塑性彈性體的拉伸（張力）性能的程序。這些測試對於測定橡膠和彈性體材料的機械性能至關重要，而這對於航空航太、醫療、汽車、建築等多個產業的產品開發、品保和性能測試也相當重要。

ASTM D412 標準定義了用於評估硫化熱固性橡膠的拉伸（張力）特性和熱塑性彈性體的程序。

熱固性橡膠透過加熱固化並定型。固化是一種不可逆的化學反應，使熱固性橡膠製品更加堅固耐用。由熱固性橡膠製成的產品包括輪胎、曲棍球、斷路器、電氣外殼和電機組件。
熱塑性彈性體 (TPE)是聚合物、聚合物混合物或化合物。它們通常以顆粒形式開始，加熱時變成液體，然後可以注入模具中。熱塑性塑料會在冷卻以及硬化時成型。這個過程可以透過重新加熱材料來逆轉。TPE 的應用包括傳動帶、減震器、呼吸管、導管和鞋底。

在 ISO 37 與 DIN 53504 標準中，描述了另一種用於測定硫化熱固性橡膠與熱塑性彈性體拉伸性能的標準化方法。

以下內容將說明關鍵要點。然而，若要進行符合 ASTM D412 標準的測試，務必購買該標準的全文。

測試目標與應用試片測試性能與特徵值測試設備需求測試系統自動化

透過 ZwickRoell 對橡膠和彈性體進行 ASTM D412 拉伸測試

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使用 zwickiLine 試驗機、Fmax 500 N 鉗式夾具、延伸計與 testXpert 測試軟體，依據 ASTM D412 對橡膠和彈性體進行簡易拉伸測試

ASTM D412 目標 & 應用

ASTM D412提供了試驗機、試樣（包含形狀及尺寸）以及試驗程序和要使用的適當方法及規範。測試目標是測定各種材料特性值，然後可用於開發新產品、滿足產品性能需求或用於研究和品質控制。

ASTM D412 所說明的材料已廣泛應用於各種產業的日常運作中，這些產業包括航太、建築、醫療工程（例如橡膠手套的測試）、汽車產業（例如輪胎、減震器、密封件的測試）等。

試樣和尺寸符合 ASTM D412

對於 橡膠和彈性體的拉伸測試，ASTM D412定義了六種啞鈴試樣和兩種切環試樣。
最常用的試樣是 C 形啞鈴試樣(ASTM D412 Type C)，總長度為 115 毫米（4.5 英寸），標距長度為 25 毫米（1 英寸），測量寬度為 6 毫米（0.25 英寸），並且厚度為 3 毫米。必須對厚度進行三次測量，其中三個測量值的中值用作計算橫截面積的厚度。

L₀標距
L夾具間距
l₁ 窄平行段的長度/內徑
L₂寬度平行段之間的距離
l₃ 總長度 / 外徑
b₂ 肩部試樣寬度
b₁標距範圍內的試樣寬度
h 試片厚度

標準	產品類型	注意：	l₃ mm	l₁ mm	b₂ mm	b₁ mm	h mm	L₀ mm	形狀
ASTM D412	C	首選試樣	≥115	33	25±1	6+0.05	1.3 ...3.3	25±0.25	啞鈴型試片
ASTM D412	A	可能的尺寸	≥140	59±2	25±1	12+0.05	1.3 ...3.3	50±0.5	啞鈴型試片
ASTM D412	B	可能的尺寸	≥40	59±2	25±1	6+0.05	1.3 ...3.3	50±0.5	啞鈴型試片
ASTM D412	D	可能的尺寸	≥100	33±2	16±1	3+0.05	1.3 ...3.3	25±0.25	啞鈴型試片
ASTM D412	E	可能的尺寸	≥125	59±2	16±1	3+0.05	1.3 ...3.3	50±0.5	啞鈴型試片
ASTM D412	F：	可能的尺寸	≥125	59±2	16±1	6+0.05	1.3 ...3.3	50±0.5	啞鈴型試片
ASTM D412	1	首選試樣	17.9	15.9			1 ...3.3	50	環形試樣
ASTM D412	2	更大的尺寸	35.8	31.8			1 ...3.3	100	環形試樣

依據 ASTM D412 進行試片製備

啞鈴形與環形試片通常是以切樣機搭配合適的切割刀片製作而成。

切樣機的進一步資訊

根據 ASTM D412 進行測試

ASTM D412 標準描述了以下兩種測試方法：測試方法A及方法B。

方法 A為根據啞鈴型和直截面試樣，而方法 B則是基於切割的環型試樣。
根據 ASTM D412 進行的測試用於測量材料在拉伸載荷下的彈性，以及測試後移除載荷時的材料行為。
使用萬能試驗機（也稱為拉伸試驗機）以 500±50 mm/min 的速度進行試驗，直至試樣失效。

根據 ASTM D412 測定的特徵值

雖然 ASTM D412 可用於測量許多不同的拉伸性能，但最重要的特徵值包括 ASTM D1566 - 與橡膠相關的技術術語所定義的內容：

拉伸應力：施加於拉伸試樣的應力
給定伸長率下的拉伸應力：將試樣的均勻橫截面拉伸至給定伸長率所需的應力
拉伸強度：將試樣拉伸至斷裂點時施加的最大拉伸應力
降伏點：應力-應變曲線中未達到最終失效的點，此處應力相對於應變的比率經過零值並可能變為負值
極限伸長率：斷裂時的伸長率
拉伸變形：試樣被拉伸然後允許以指定方式縮回後剩餘的延伸量，以原始長度的百分比表示

有關詳細資訊和標準程序，請參閱ASTM D412標準。

ASTM D412 測試系統

根據 ASTM D412 進行測試時，試片伸長量是必要的測試項目。隨著試片長度的增加，橫樑的移動距離必須足夠長，因此負載機架也必須具備足夠的高度，以容納試樣延展至斷裂點的長度。ZwickRoell 為此提供了合適的萬能材料試驗機：

zwickiLine 試驗機 – 節省空間的解決方案，適用於最高達 5 kN 的小型測試負載，測試範圍可達 1365 mm
ProLine 試驗機 – 用於標準化測試及簡單應用設計，測試空間為 1050 mm 至 1450 mm。
AllroundLine 試驗機 – 用途廣泛且可依需求定製，測試空間為 1030 mm 到 2560 mm

試樣夾具

用於啞鈴形試片的夾具必須具備自動緊固功能，能在夾持區域施加均勻壓力，並隨載荷增加而同步提高夾持力。這能有效防止試樣滑脫，並確保斷裂發生在預定的測試區域（平行路徑）內。ZwickRoell 提供多種類型的試樣夾具，從手動機械式夾具到便捷的氣壓控制系統，且均配備適用的夾面嵌塊。

氣壓夾具：夾持力由氣壓致動器產生，並可透過手動或腳踏控制器進行操作。夾持力與拉伸力相互獨立，可確保在整個測試程序中維持恆定的測試速度。
鉗式夾具：雙促動器夾具。隨著拉力增加，夾具會透過鉗式原理按比例增加其夾持力。這能確保易發生收縮的試樣在測試過程中可自動重新夾緊。
環形試片必須使用由兩個可旋轉滾輪所組成的工具。

2.5 kN 氣動夾具

鉗式夾具

具備主動驅動滾軸的環狀試樣測試工具

適用於 ASTM D412 測試的延伸計

如果您對 ASTM D412 的測試要求或挑戰有任何疑問，歡迎隨時聯繫我們的專家。
我們期待根據您的需求進一步討論。

與我們聯繫

ISO 37-1 | ISO 34 | Shore A: Automatisierte Prüfung von Gummi mit roboTest L

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DIN 53504: Automatisierte Prüfung von Gummi mit roboTest R

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符合 ASTM D412 的自動拉伸測試

根據 ASTM D412 對橡膠和彈性體的拉伸測試也可以達到自動化。自動測試系統主要用於需測試大量試片或必須消除操作人員影響的場合。手部的溫度或濕度，以及試片在夾具中定位不準確或角度偏斜，皆可能影響測試結果。

精巧的 roboTest L 自動化測試系統可自動測試多達 350 個試片。整合在系統中的厚度測量裝置可準確且重複地測量試樣厚度。試樣夾持器將試樣放入試驗機中，並依據 ASTM D412 自動開始拉伸測試。於測試後，將試樣殘留物從試樣夾具上取下。
自動化測試系統 roboTest R 功能更為進階，可讓您連接其他設備，例如試樣標記站、對中站（Centering station）或用於對試樣進行精確調控溫度的溫箱。測自動試系統的試樣匣容量也可根據需求進行擴展。
為了在小批量試片（Ｃ型）的測試中也能排除操作人員的影響，ZwickRoell 的產品組合包含測試系統 ALEX：簡單、精巧且具成本效益，即使試片數少至 10 個亦可使用。