[发明专利]一种用于橡胶常温和高温压缩应力松弛测试的设备及方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶材料测试技术领域，具体涉及一种用于橡胶常温和高温压缩应力松弛测试的设备及方法。

背景技术

现有技术通常采用压缩永久变形和压缩应力松弛作为特性指标来预测橡胶材料寿命。现有技术测定橡胶在常温、高温恒定形变下压缩应力的变化，即将橡胶试样压缩至产生恒定的变形，在某一温度下老化不同时间后测定试样压缩应力松弛，为橡胶材料寿命评估提供技术基础。在中国人民共和国国家标准GB1685-82的硫化橡胶在常温和高温下压缩应力松弛的测定中所记载的压缩应力松弛测试设备——松弛仪主要由夹具(压缩器)、测量装置和电信号系统三部分组成。测量装置由活动平板、可更换的弹簧片和百分表组成。活动平板由升降螺杆带动，用于移动夹具。不同厚度的弹簧片，其测力范围不同，需要根据测力范围更换弹簧片，并保证弹簧片的变形在0.4-1.10mm，在使用之前需要进行弹簧片的校正，测量时如果不能确定作用力完全作用在弹簧片上，则会引起较大的试验误差。百分表用于指示弹簧片的变形，试验中不可避免产生的摩擦力会影响百分表的误差。

由于受目前设备的限制，橡胶材料寿命预测方法需要在试验过程中不断更换试样以达到准确预测橡胶寿命的试验目的，这样就不可避免的由于试样本身造成系统误差，延长试验时间，降低了试验精度。

上述因素很大程度上造成了试验结果的不确定性和不稳定性。而测量时应首选能在整个试验过程中实时监测压缩应力变化的装置，进而测量压缩应力随时间的连续变化，使试验效率得以提高。

发明内容

本发明为了解决现有技术中橡胶常温和高温压缩应力松弛测试存在的问题，提供一种用于橡胶常温和高温压缩应力松弛测试的设备及方法。

一种用于橡胶常温和高温压缩应力松弛测试的设备，主要包括：下板、限制器、上板、压力传感器、传感器引线、压头和法兰。所述的上板平置于下板的上方，下板与上板的中心位置垂直对应，上板的中心位置开有中心通孔，在中心通孔左右对称的位置各开有一个通孔，下板上垂直对应上板左、右通孔的位置各开有一个沉孔。左、右两个限制器分别通过上板左、右通孔以及下板上左、右沉孔将下板和上板固定一起。所述的压力传感器位于下板和上板之间，且压力传感器的一端固定在上板的中心通孔上，另一端连接压头的上端，压力传感器通过传感器引线与数据显示仪表连接。所述的压头的下端的压头面直接与橡胶试样的上表面接触。所述的法兰在测试前固定在下板上，且法兰的中心孔位于上板的中心位置，法兰的中心孔用于卡住橡胶试样，使橡胶试样和压头接触时避免发生侧倾，在测试开始时，将法兰卸载。

一种用于橡胶常温和高温压缩应力松弛测试的方法，具体包括以下步骤：

步骤一、测试试样的制备和调试，具体是：步骤1.1：加工一个圆柱状橡胶试样。步骤1.2：将橡胶试样硫化并保证橡胶试样表面平整。步骤1.3：依次进行热调节和机械调节。

步骤二、试验设备的安装及试验准备，具体是：步骤2.1：根据所测试橡胶材料的邵尔硬度，确定试验压缩率，进而确定限制器的高度。步骤2.2：安装所述的测试设备：先将两个限制器固定于下板，然后将压力传感器和压头连接后整体固定于上板上，最后通过限制器将上板和下板固定一起。步骤2.3：将连接压力传感器的传感器引线和外置的数据显示仪表相连，并将数据显示仪表的电源线和电源相接，在所述的测量设备处于零测试状态下对数据显示仪表进行调零和量程校准。步骤2.4：采用橡胶测厚计测量橡胶试样的初始厚度，并将橡胶试样的上下表面涂上滑石粉，然后通过法兰将橡胶试样固定在下板上，并使橡胶试样位于压头的中心位置。步骤2.5：拧紧上板左、右两侧固定限制器的螺母，拧紧过程中尽量保证橡胶试样两侧受力均匀，之后撤除法兰，待数据显示仪表的数据稳定后，读取初始压缩应力值

步骤三、进行老化试验并采集不同时间的压缩应力值，具体是：将带有橡胶试样的测试设备放置在老化试验箱内，接通电源，调节老化试验箱的温度，记录不同老化时间下橡胶试样的压缩应力值；

步骤四、达到规定老化时间，读取终止老化时间时的橡胶压缩应力值，从老化试验箱中取出测试设备进行冷却，冷却后将测试设备卸载，取出橡胶试样，在自由状态下停放一小时，用橡胶测厚计测量橡胶试样压缩后的恢复高度，进而确定该橡胶材料的压缩永久变形率；步骤五、确定橡胶材料压缩应力松弛系数，具体根据来确定，F_t表示一定时间t后的压缩应力值，F₀表示初始应力值。

本发明的优点和积极效果在于：