Спосіб визначення фізико-механічних властивостей гуми г.п. демченка

1 Спосіб визначення фізико-механічних властивостей гуми, який полягає у тому, що впроваджують індентор у випробувану гуму при постійному навантаженні, витримують під навантаженням, розвантажують та виміряють величину переміщення індентора, який відрізняється тим, що при вимірюванні величини переміщення індентора вимірюють час його переміщення, ВІДПОВІДНИЙ тривалості змінення деформації гуми 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що вимірюють час від початку дії навантаження до переміщення індентора під навантаженням на задану величину 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що виміряють час від початку дії навантаження до припинення переміщення індентора під навантаженням 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що вимірюють час переміщення індентора від моменту розвантаження до отримання заданої величини цього переміщення під дією пружності гуми 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що виміряють час переміщення індентора від моменту розвантаження до припинення цього переміщення під дією пружності гуми О Винахід належить до випробування матеріалів, а саме до способів визначення фізикомеханічних властивостей гуми для оцінювання якості продукції, яка виготовлена із цієї гуми Для оцінювання якості продукції, яка виготовлена із гуми, и піддають статичним та динамічним випробуванням Під час статичних випробувань визначають такі основні фізико-механічні властивості гуми твердість, пружність еластичність та пластичність /див, кн В Н Потураев, Резиновые и резино-металлические детали машин -М Машиностроение, 1966 -с 36-38/Динамічні випробування зводяться в основному до визначення реакції випробуваної гуми на силову дію, яка характерізується швидкістю змінювання форми /деформації/ гуми під навантагою, та швидкістю відновлення форми нею після зняття навантаги, тобто залежностю поміж напругою та деформацією /див кн В Н Потураев, В И Дырда Резиновые детали машин-М Машиностроение, 1977 -с,26/ ВІДОМІ способи визначення фізико-механічних властивостей гуми полягають утому, що вирізаний з виробу зразок деформують визначною силовою дією При цьому виміряні величини навантаження та деформації з'являються мірами визначення властивостей гуми Наприклад, відом спосіб визначення твердості гуми, який полягає утому, що учиняють деформацію випробуваного зразка вдавлюванням у нього індентора рівночасною дією навантаги, тобто постійним по велечині та тривалості дії деформувальним зусиллям, та виміряють величину учиненої деформації, яка з'являється мірою твердості /див кн В Н Потураев Резиновые и резинометаллические детали машин -М машиностроение, 1966 -с 69/ Відомий спосіб визначення еластичності гуми, який полягає у тому, що учиняють деформацію випробуваного зразка вдавлюванням у нього індентора рівночасною дією визначною по величині навантаги Величину здобутої деформації приймають за початок відліку при вимірюванні величини відновлення форми гуми, яке проводять після закінчення установленого часу від моменту розвантаження індентора Виміряна величина відновленої деформації з'являється мірою еластичності, яка виражена в умовних одиницях /див кн ВН Потураев Резиновые и резинометаллические детали машин -М Машиностроение, 1966 -с 71-72/ Відомий спосіб визначення пластичності гуми, який полягає утому, що учиняють деформацію СО 00 44813 випробуваного зразка вдавлюванням у нього індезначення усіх основних фізико-механічних властинтора на визначну глибину рівночасною дією ВІДвостей гуми Наприклад, дією постійної по ПОВІДНОГО по величині деформувального зусилля і величині сили /навантаги/, яка необхідна при випісля закінчення установленого часу від моменту значенні твердості та еластичності, неможливо зняття деформувального зусилля виміряють велипровести деформування наперед установленої чину залишкової деформації, відношення якій до величини, тобто удавити індентор по визначну загальної деформації з'являється мірою пластичглубину, як це необхідно при визначенні пластичності гуми /див кн Г Ш Израелит Механические ності І навпаки, змінна по величині деформуюча испытания резины и каучука -М ГОСХИМИЗДАТ, сила, яка необхідна при визначенні пластичності, 1949 -С 267-268/ не припустима для визначення твердості та еластичності ВІДОМІ способи визначення динамічних властивостей гуми засновані на створенні динамічної У цьому відношенні прийоми відомих способів деформації випробуваних зразків гумових виробів визначення динамічних властивостей гуми метоза допомогою кінематичних жорстких механізмів, дично не сумісні з прийомами відомих способів які дозволяють установлювати задану амплитуду визначення фізико-механічних властивостей стата частоту деформації, які реєструються осцілогтичними випробуваннями рафом /див кн В Н Потураев, В Н Дырда РезиНайбільш близьким до запропонованого винановые детали машин -М Машиностроение, 1977 ходу за технічною сутністю та досягнутого резуль-с 26-32/ тату заявляється спосіб визначення фізикомеханічних властивостей матеріалів, який полягає Наприклад, відомий спосіб визначення аморутому, що впроваджують індентор у випробуваний тизаційних властивостей гуми, який полягає у томатеріал при постійному навантаженні, витримуму, що при циклічному режимі навантаження реють на протязі визначного часу, після чого виміряєструють за допомогою оптичної системи зсув фаз ють глибину впровадження індентора, тобто велипоміж максимумом напруги та деформацієй, що чину деформації при повному навантаженні, а з'являється показником, який характеризує амортіпотім зменшують навантаження на індентор до заційну здатність гуми /дивлш Г Ш Израелит Мевеличини 0,4-0,6 від максимального та виміряють ханические испытания резины и каучука -М ГОглибину відбитка, тобто залишкову деформацію, СХИМИЗДАТ 1949 -с 326-327/ при зменшеному навантаженні При цьому зменПісля математичного опрацювання результашення навантаження до 0,6 максимального стосутів статичних та динамічних випробувань, які проється до випробувань полімерів Фізико-механічні ведені відомими способами здобувають аналогічні властивості матеріала визначають аналогічно дані, які характеризують фізико-механічні та динатвердість - по глибині відбитка при повному наванмічні властивості гуми з якій виготовлений виріб, таженні, а модуль Юнга по відношенню пружнього порівнюють їх з потрібними та чинять висновок про змінення глибини деформування до ВІДПОВІДНОГО якість контролюємого /випробуємого/ виробу При змінення навантаження /див а с №953520, цьому порівняння результатів випробувань можкл CGOIN3/42, 1982/ ливо тільки для зразків, які виготовлені однаковим способом, а результати випробувань гуми вираВідомий спосіб дозволяє порівняно просто вижаються середньо-арифметичним з результатів значить фізико-механічні властивості льердість та випробувань не менше трьох зразків, які виготовмодуль пружності/ у процесі одного й того ж заглилені з однієї пластини, або з одного виробу та підблювання індентора дані випробуванню ні раніше як за шість годин Недоліком цього способу, як і усіх вище вказапісля закінчення вулканізації /див кн них аналогів, з'являється те, що провести вимірюВ Н Потураев Резиновые и резино-металлические вання деформації точно у момент скінчення устадетали машин -М Машиностроение, 1966 -с 59новленого регламентом часу практично немож60/ ливо, так як спочатку треба вести ВІДЛІК ВІДОМІ способи визначення фізико-механічних та динамічних властивостей гуми вживаються тільки для вибіркового контролю декількох виробів, які узяті з даної партії й не можуть бути використовані для оперативного та стопроцентного контролю та оцінювання якості усій партії гумових виробів із-за необхідності проведення великої КІЛЬКОСТІ окремих, надто трудомістких випробувань, які потребують зруйнування випробуваних виробів /вирізки з виробу зразків для випробувань/ Що стосується можливості універсалізації приведених відомих способів визначення фізикомеханічних властивостей гуми, які необхідні для оцінювання якості гумових виробів, слід відзначити, що вони мають схожі прийоми деформування та вимірювання загальної та залишкової деформацій Однак, різниця умов деформування та вимірювань не дозволяють здійснити ВІДОМІ способи комплексно, тобто у процесі одного й того ж деформування зробити необхідні вимірювання для ви установленого часу, аж до скінчення його, а потім перейти до вимірювання величини деформації, на що потребується певний час, який залежить від реакції випробувача Це несвоєчасне вимірювання деформації викривляє результати випробувань, які доводиться коректувати суб'єктивними поправками величини деформації або регламентного часу /див кн Г Ш Израелит Механические испытания резины и каучука,-М ГОСХИМИЗДАТ, 1949 -с 268/ Крім того, у відомому способі вимірювання величини деформації проводять у визначений момент, який обумовлений регламентом часу, без урахування динаміки змінення деформації під навантаженням та після знаття навантаги Отож, у залежності від фізико-механічних властивостей гуми величина деформації може бути виміряна до припинення змінення деформації, тобто у процесі и змінення, а також після припинення змінення деформації, що нерівнозначно характеризує фізи 44813 ко-механічні властивості, які визначаються Наприклад, змінювання деформації перевулканізованої гуми припиняється практично умить, твердість /жорсткість/ такої гуми вище, еластичність нижче, а пластичності, яка характеризує ступень вулканізації, практично немає Однак це не фіксується із-за регламенту часу витримання під навантаженням, після чого виміряють тільки величину деформації /заглиблювання індентора/ та по набутому значенню підвищеної твердості чинять неправильний висновок про якість гумової суміші, так як факт перевулканізацм залишився не установленим /див кн Ф Ф Кошелев и др Общая технология резины -41 Химия, 1968 -с 410/ Деформація недовулканізованої гуми може завсім не припинитися за установлений регламентом час витримання гуми під навантаженням, твердість та еластичність такої гуми нижче, а пластичність вище та й залежить від ступеню недовулканізацм гуми Однак це не фіксується ізза регламенту часу витриманя під навантаженням Після закінчення регламентного часу виміряють величину деформації /заглиблювання індентора/ та по набутому значенню заниженої твердості чинять невірний висновок про неправильний склад гумової суміші, так як факт недовулканізацм залишився не установленим та не урахованим Аналогічно, при дійсно неправильному складі гумової суміші можливо учинити висновок про недотримання технологічного режиму вулканізації Досконало очевидно, що при деяких відхиляннях від норми КІЛЬКІСНОГО складу гумової суміші та технологічного регламенту вулканізації може утворитися потрібна твердість гумового виробу досконало непридатного для експлуатації /див кн Ф Ф Кошелев и др Общая технология резины -М Химия, 1968 -с 430/ Теж саме стосується і до визначення дружньої післядії, тобто вимірювання залишкової деформації /глибини відновленого відбитку/ після скінчення визначного часу від моменту розвантаження індентора Останнє у відомому способі /прототипі/ збільшується тим, що момент вимірювання зміненої деформації після розвантаження індентора не обмовлений Це для твердих матеріалів /металу, кераміки, ебоніту/ не дуже суттєво, але для полімерів /гуми/ вносить повну не визначність результатів випробування, так як вимірювання деформації у часі для гуми дуже суттєво Вимірювання величини деформації у визначений момент часу без урахування змінення загальної та залишкової деформації у часі не дозволяє визначить відомим способом реакцію гуми на силову дію /швидкість змінення деформації під навантагою/ та пружню ПІСЛЯДІЮ /ШВИДКІСТЬ відновлення форми/, а також ступень вулканізації, яка характеризується тривалістю змінення деформації до їїприпинення В основу винаходу поставлено завдання створити такий спосіб визначення физіко-механічних властивостей гуми, в якому уведення нової операції дозволило б визначить одним впровадженням індентора не тільки твердість та пружність, а також ІНШІ фізико-механічні та динамічні властивості, яки необхідні для оцінювання якості гумових виробів Це завдання вирішується в наслідок того, що у відомому способі визначення физіко-механічних властивостей гуми для контролю якості виробів з неї, який полягає утому, що впроваджують індентор у випробувану гуму при постійному навантаженні, витримують під навантагою, розвантажують та виміряють величину переміщення індентора, згідно винаходу при вимірюванні переміщення індентора виміряють час його переміщення, яке відповідає тривалості змінення деформації гуми При цьому виміряють час від початку дії навантаги до переміщення індентора під навантагою на задану величину Крім того, вимірюють час від початку дії навантаги до припинення переміщення індентора під навантагою Також виміряють час переміщення індентора від моменту розвантаження до набуття заданої величини переміщення під дією пружності гуми А також виміряють час переміщення індентора від моменту розвантаження до припинення цього переміщення під дією пружності гуми Цей час з'являється тривалістю змінення деформації і, як було вказано вище, суттєво впливає на результати усіх випробувань гуми та, отже, може бути використано як показник фізикомеханічних та динамічних властивостей гуми Крім того введення цієї нової операції забезпечує точність одночасного вимірювання величини переміщення індентора /величини деформації/ та часу цього переміщення /змінювання деформації/, так як виключає необхідність робити вимірювання у момент розвантаження індентора При цьому у залежності від цілеспрямованості проведення випробувань та вимог, які пред'явлені до випробуваної гуми, ВІДПОВІДНО вімірюють час таких переміщень індентора Тривалості змінення деформації гуми/ - від початку дії навантаги до переміщення індентора під навантагою на задану величину, - від початку дії навантаги до припинення переміщення індентора під навантагою, - від моменту розвантаження індентора до отримання заданої величини його переміщення під дією пружності гуми, - від моменту розвантаження індентора до припинення його переміщення під дією пружності гуми Графік змінення деформації гуми у часі при впроваджені індентора під дією постійної навантаги та після розвантаження індентора показаний на кресленні Виміряний час ti переміщення індентора від початку дії навантаги до переміщення його на задану величину h-i, з'являється показником швидкості деформації /змінення форми/ під навантагою, тобто характеризує реакцію гуми на силову дію /див кн Махлис Ф А , Федюкин Д П Терминологический справочник по резине-М, Химия, 1989 с 88, 324-329/ Виміряний час \.2 переміщення індентора від початку дії навантаги до припинення його переміщення під навантагою з'являється показником пластичності гуми, тобто характеризує ступень її вулканізації /див кн Махлис Ф А , Федакин Д П Терминологический справочник по резине -М 44813 8 змінення деформації гуми під навантагою, тобто реакцію гуми на силову дію По виміряному часу Ь, який виражає тривалість змінення деформації гуми під навантагою та характеризує її пластичність, визначають ступінь вулканізації Оптимуму вулканізації повинен відповідати деякий час І2, менше значення якого від повідає перевулканізацм, а більше - недовулканізацм По величіні переміщення Y\2 /глубині впровадження/ індентора визначають твердість гуми /див кн, Махлис Ф А , Федакин Д П Терминологический справочник по резине, -М Химия, 1989 с 273-274/ По відношенню заданої величині переміщення НГ індентора під дією пружності гуми та часу t-Г цього переміщення визначають швидкість відновлення форми деформованої гуми По величині переміщення \\і індентора або по величині залишкової деформації Из визначають еластичність гуми чим більше величина И2і або менше Из, тим гума еластичніша /див кн Политехнический словарь Главный редактор А Ю Ишлинский, 3-е изд -М Советская энциклопедия, 1989 -о 611/ Час \.2 переміщення індентора використовують для визначення ступеню вулканізації гуми аналогічно часу \а Крім того, запропонований спосіб дозволяв здобути інформацію для з'ясування причини невідповідності якості контролюючого виробу потрібної Таким чином, запропонований спосіб дозволяє за допомогою стандартного устаткування Твердоміра та секундоміра/ у процесі одного впровадження індентора визначить усі властивості гуми, які необхідні для оцінювання якості продукції виробленої з цієї гуми При цьому достатня інформованість та порівняльне мала трудомісткість дозволяє вживати цей спосіб для оперативного та По відношенню заданої величини переміщенстопроцентного контролю гумових виробів ня Иі індентора під навантагою та ВІДПОВІДНОГО цьому переміщенню часу ti визначають швидкість Химия, 1989-с 195/ Виміряний час t-T , переміщення індентора від моменту його розвантаження до отримання заданої величини переміщення hT індентора під дією пружності гуми з'являється показником швидкості відновлення форми гуми /див кн Махлис Ф А , Федакин Д П Терминологический справочник по резине -М Химия,"1989-с56/ Виміряний час \.2 переміщення індентора від моменту його розвантакення до припинення цього переміщення під дією пружності гуми з'являється показником пластичності, тобто характеризує ступень вулканізації гуми Сутність винаходу пояснюється кресленням, на якому зображений графік змінення деформації гуми у часі при впровадженні під дією навантаги та після розвантаження індентора Запропонований спосіб реалізують за допомогою стандартного твердоміра, який спроваджений вимірювачами величини переміщення та часу, таким чином Гумовий виріб, який контролюється, піддають випробуванням, які полягають у тому, що у виріб впроваджують індентор при постійному навантаженні , витримують під навантагою необхідний для вимірювання час, а потім індентор розвантажують, У процесі змінення деформації випробуваної гуми, який зображен графіком на кресленні, вимірюють час ti, від початку дії навантаги до переміщення індентора на задану величину h-i, час Ь до припинення переміщення індентора під навантагою та величину цього переміщення гі2 Після розвантаження індентора виміряють час t-Г від моменту розвантаження до переміщення індентора на задану величину hi під дією пружності гуми, час Ь від моменту розвантаження індентора до припинення його переміщення під навантагою та величину цього переміщення гіг' або величину Из відповідну залишкової деформації гуми Фіг. 1 44813 10 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90