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ASTM D412 橡膠和彈性體的拉伸測試

ASTM D412 標準定義了用於評估硫化熱固性橡膠的拉伸(張力)特性熱塑性彈性體的程序。這些材料每天都被用於各種行業中,包括航空航太、醫療、汽車、建築產業等。

  • 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。

測試目標 測試性能及特徵值 測試設備需求 測試系統 自動化

根據ASTM D412進行彈性體拉伸測試的目的

  • 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。

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。

雖然 ASTM D412 用於測量許多不同的拉伸性能,但最重要的特徵值包括以下內容:

根據 ASTM D412 測定的特徵值

根據 ASTM D1566 定義 - 與橡膠相關的技術術語

  • 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。

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 型號 備註 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

彈性體測試挑戰

  • 試樣夾持:隨著試樣被拉伸,它變得更薄並且容易滑出夾持區域。使用的試樣夾具必須能夠在試樣收縮時保持恆定的夾持力。
  • 試樣伸長:隨著試樣長度的增加,橫樑的移動距離必須足夠長—因此,負載機架必須夠高—以滿足試樣的延伸長度直至斷裂點。

根據 ASTM D412 進行拉伸測試的測試系統

用於根據 ASTM D412 對彈性體和橡膠進行拉伸測試的測試解決方案通常包括以下組件:

試驗機

試片夾具

  • 氣動夾具:夾持力由氣動促動器產生。獨立於拉力的夾持力可確保在整個測試過程中保持恆定的夾持力。對於易收縮的試片,透過恆定氣壓穩定維持夾持力。
  • 鉗式夾具:雙促動器夾具。根據鉗式夾具原理,夾持力隨著拉伸力的增加成比例增加。這確保了對易收縮的試片自動緊固。

延伸計

  • Longstroke:在整個測量範圍內具有非常大的測量行程和極高的解析度。導向元件堅固的機械性設計確保了可靠的功能,即使是在斷裂時顯示出錘打效應的試樣也是如此。
  • multiXtens II HP:在整個測量行程範圍內完全自動化和最高精度測量托架、測量頭和中央測量和控制單元之間的測量、控制和狀態信號的傳輸由延伸計的微處理器系統處理。
  • lightXtens:專為高彈性和對接觸敏感的材料設計,非常適合斷裂能量高且斷裂時容易發生抖動的試樣,其可能會損壞機械接觸式測量系統。

利用材料測試領域中領先的測試軟體

ZwickRoell 的 testXpert 測試軟體提供以下功能:

  • 操作簡單: 立即開始測試並成為測試專家,同時保有最大程度的安全性。
  • 可靠、高效的測試: 受益於可靠的測試結果及最佳測試效率。
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testXpert 測試軟體

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。
Compact 自動化測試系統 roboTest L可以自動測試多達 350 個試樣。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。

試樣夾具將試樣放入試驗機中,根據 ASTM D412 自動開始拉伸測試。於測試後,將試樣殘留物從夾具上取下。

自動化測試系統 roboTest R更為進階,可讓您連接其他設備,例如試樣標記站、對中站或溫箱,以對試樣進行準確地控溫。測自動試系統的試樣匣容量也可根據需求進行擴展。

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。
我們期待能依據您的需求進行討論。

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有關 ASTM D412 的常見問題

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。

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