ASTM D4482-11 Standardowa metoda badania właściwości gumy - zmęczenie cyklem rozciągania

Norma „ASTM D4482-11 Standardowa metoda badania właściwości gumy - Zmęczenie cyklem rozciągania” opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTK) opisuje metodę badania służącą do określania trwałości zmęczeniowej mieszanek gumowych poddawanych cyklicznym obciążeniom rozciągającym. Podczas części cyklu tego testu napięcie zostaje zmniejszone do wartości zerowej. Próbki są badane pod kątem celowo wywołanych wad, nacięć lub pęknięć. O awarii świadczy całkowite pęknięcie próbki testowej.

Nie podano ani nie sugerowano żadnego jednoznacznego związku między wynikami tych testów a usługą. Wynika to ze zmiennego charakteru warunków świadczenia usług. Procedury testowe te dostarczają danych, które można wykorzystać w porównawczej ocenie mieszanek gumowych pod kątem ich odporności na zmęczenie spowodowane (dynamicznym) cyklem rozciągania.

Niniejsza metoda badawcza obejmuje procedurę mającą na celu określenie trwałości zmęczeniowej przy różnych szybkościach rozciągania. Cykl naprężeń jest charakterystyczny dla określonego typu urządzenia testowego. Doświadczenie w testach zmęczeniowych pokazuje, że trwałość zmęczeniowa może mieć szeroki, nienormalny rozkład i w związku z tym duże odchylenie standardowe, które zależy od związku. Na przykład kauczuk naturalny ma węższy rozkład niż wiele kauczuków syntetycznych. Dlatego też, aby osiągnąć pożądaną precyzję, może być konieczne przeprowadzenie dużej liczby próbek. Porównania różnych mieszanek gumowych należy dokonywać biorąc pod uwagę odchylenie standardowe każdej z nich.

Dane dotyczące zmęczenia materiału uzyskane w tej metodzie badawczej pozwalają przede wszystkim oszacować zachowanie się wulkanizatu gumowego w momencie inicjacji pęknięć i stanowią jedynie bardzo przybliżony pomiar szybkości rozprzestrzeniania się pęknięć. Uzyskane informacje mogą okazać się przydatne przy prognozowaniu trwałości zginania związku w trakcie eksploatacji. Użytkownik powinien jednak mieć świadomość, że podczas rzeczywistego użytkowania produkty podlegają wielu innym czynnikom zmęczeniowym, których nie można zmierzyć tą metodą badawczą.

Krótko mówiąc, test ten pozwala określić trwałość zmęczeniową mieszanek gumowych poddawanych ciągłemu cyklowi rozciągania i odkształcania. Próbki są badane w stanie nienaruszonym, bez nacięć, pęknięć lub defektów. O awarii świadczy całkowite pęknięcie próbki testowej, więc jakikolwiek defekt może być niepożądanym katalizatorem.

Chociaż informacje uzyskane tą metodą badawczą mogą być przydatne przy przewidywaniu odporności na zginanie (zmęczenie przy zginaniu) mieszanki w rzeczywistych warunkach eksploatacji, w środowisku rzeczywistym występuje wiele innych czynników zmęczeniowych, których ta metoda badawcza nie mierzy. Jednakże ta procedura testowa pozwala uzyskać dane, które można wykorzystać do porównawczej oceny zdolności mieszanek gumowych do wytrzymywania zmęczenia długocyklicznego. Jest to szczególnie przydatne przy ocenie przydatności mieszanki gumowej spośród szeregu możliwych opcji.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Współczynnik wydłużenia to stosunek długości próbki po rozciągnięciu do jej długości bez rozciągnięcia. Oblicza się go zgodnie z opisem w normie.
• Trwałość zmęczeniowa to średnia geometryczna lub wartość mediany liczby cykli wymaganych do spowodowania uszkodzenia danej liczby próbek danego okazu.
• Trwałość zmęczeniową definiuje się jako całkowitą liczbę cykli wymaganych do spowodowania uszkodzenia próbki, całkowitego pęknięcia lub oddzielenia się próbki.
• Energia odkształcenia wyraża energię na jednostkę objętości potrzebną do odkształcenia próbki do określonego odkształcenia. Mierzy się ją jako powierzchnię pod krzywą naprężenia i odkształcenia i wyraża się w kJ/m3.

Podczas testów próbki w postaci hantli są rozciągane cyklicznie ze stałą częstotliwością i w ramach serii ustalonych maksymalnych szybkości rozciągania, tak aby nie wystąpił żaden wzrost temperatury lub nastąpił niewielki wzrost temperatury. Ten cykliczny proces rozciągania nazywa się rozciąganiem. W wyniku zginania pęknięcia, zwykle zapoczątkowane przez naturalnie występującą wadę, powiększają się i ostatecznie powodują awarię, definiowaną jako całkowite pęknięcie próbki testowej. Rejestrowana jest liczba cykli do uszkodzenia (trwałość zmęczeniowa).

W tej metodzie badawczej zmęczenie oznacza mechanizm pęknięcia, który powstaje w wyniku rozwoju defektów w próbce. Zmęczenie nie odnosi się do nagłej zmiany fizyko-chemicznej struktury gumy w testach zginania o wysokiej częstotliwości, która prowadzi do znacznego wzrostu temperatury.

Trwałość zmęczeniową można określić przy każdej z kilku różnych szybkości rozciągania i przedstawić jako funkcję logarytmu (trwałości zmęczeniowej) szybkości rozciągania lub logarytmu (energii odkształcenia). W przypadku ograniczonych porównań wulkanizatów gumowych o podobnych właściwościach naprężenia-odkształcenia i tym samym układzie polimerowym można zastosować pojedynczy współczynnik wydłużenia lub logarytm (energii odkształcenia).

Niniejsza metoda badawcza obejmuje procedurę określania trwałości zmęczeniowej przy różnych szybkościach rozciągania. Cykl odkształcenia jest charakterystyczny dla danego typu aparatury badawczej. Doświadczenie w testach zmęczeniowych pokazuje, że trwałość zmęczeniowa może mieć szeroki, nienormalny rozkład i w związku z tym duże odchylenie standardowe, które zależy od związku. Na przykład kauczuk naturalny ma węższy rozkład niż wiele kauczuków syntetycznych. Dlatego też, aby osiągnąć pożądaną precyzję, może być konieczne przeprowadzenie dużej liczby próbek. Porównania różnych mieszanek gumowych należy dokonywać biorąc pod uwagę odchylenie standardowe każdej z nich.

Nasza organizacja dysponuje silną kadrą, która śledzi rozwój nauki i techniki na świecie i nieustannie się doskonali. Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen świadczonych dla przedsiębiorstw z różnych sektorów znajdują się również usługi testowania zgodne z normą „ASTM D4482-11 Standardowa metoda badania właściwości gumy - Zmęczenie cyklem rozciągania”.