DIN 53504 Badanie wytrzymałości na rozciąganie gumy i elastomerów

DIN 53504 Badanie wytrzymałości na rozciąganie gumy i elastomerów

Norma „DIN 53504 Badania gumy - Określanie wytrzymałości na rozciąganie przy zerwaniu, naprężenia rozciągającego przy granicy plastyczności, wydłużenia przy zerwaniu i wartości naprężeń podczas badania wytrzymałości na rozciąganie”, wydana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje procedury określania wytrzymałości na rozciąganie przy zerwaniu, naprężenia rozciągającego przy granicy plastyczności, wydłużenia przy zerwaniu i wartości naprężeń próbek do badań o określonych kształtach wykonanych z gumy i elastomerów, gdy próbki do badań są rozciągane ze stałą szybkością aż do pęknięcia.

DIN 53504 Badanie wytrzymałości na rozciąganie gumy i elastomerów

Ponieważ w przypadku badań wytrzymałości na rozciąganie wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie w chwili zerwania nie są wystarczającymi danymi o zachowaniu elastomerów poddawanych naprężeniom rozciągającym, konieczne jest zapisanie kompletnej krzywej siły i wydłużenia.

Norma DIN 53504 definiuje metody określania właściwości rozciągania i odkształcania wulkanizowanej gumy i elastomerów. Norma ta jest stosowana od wielu lat i nadal jest szeroko stosowana, szczególnie w europejskim przemyśle gumowym, do kontroli jakości, specyfikacji materiałów i rozwoju produktów z materiałów elastomerowych, takich jak uszczelki, węże, opony, tłumiki drgań, taśmy przenośnikowe i techniczne wyroby gumowe.

Test polega na ciągnięciu standardowej próbki gumy ze stałą prędkością, aż do jej pęknięcia, i rejestrowaniu zależności siły od wydłużenia. Kluczowe właściwości, które są określane, to:

  • Wytrzymałość na rozciąganie w chwili pęknięcia: maksymalne naprężenie, jakie materiał może wytrzymać przed pęknięciem.
  • Naprężenie rozciągające przy granicy plastyczności: Czy istnieje granica plastyczności (rzadziej spotykane w przypadku elastomerów).
  • Wydłużenie przy zerwaniu: W przypadku dobrych gum wydłużenie przy zerwaniu wynosi zazwyczaj kilkaset procent.
  • Wartości naprężeń przy określonych odkształceniach: Na przykład naprężenia przy wydłużeniu wynoszącym 100%, 200% lub 300% (moduły, np. moduł 100%, moduł 300%) mają kluczowe znaczenie dla charakterystyki mieszanek gumowych.

Wartości te pomagają ocenić jakość materiału, skład mieszanki, stopień wulkanizacji, rozmieszczenie wypełniacza, odporność na starzenie i przydatność do konkretnych zastosowań.

W niniejszej normie stosuje się głównie próbki w kształcie hantli (kości psa) o określonych wymiarach. Najpopularniejsze typy to:

  • S1 (preferowany w większości testów): Długość całkowita około 115 mm, wąska, równoległa sekcja o długości 33 mm i szerokości 6 mm.
  • S2 i S3: Mniejsze warianty przeznaczone do ograniczonych ilości materiałów.
  • W niektórych przypadkach można również stosować próbki w kształcie pierścienia (typ R).

Próbka S2 jest bardzo powszechnie stosowana, szczególnie popularna w badaniach rutynowych ze względu na jej praktyczny rozmiar i wiarygodne wyniki. Typowe cechy próbki S2 to:

  • Wąski, równoległy odcinek testowy
  • Konkretna długość pomiaru
  • Standaryzowana szerokość i grubość.

Próbki wycina się z formowanych arkuszy (zazwyczaj o grubości 2 mm) za pomocą precyzyjnych form. Aby zapewnić wiarygodność statystyczną, zaleca się wykonanie co najmniej 5 próbek na każdy warunek testu.

Procedura testowania zazwyczaj przebiega następująco:

  • Kondycjonowanie: Próbki są zazwyczaj kondycjonowane w standardowych warunkach laboratoryjnych (temperatura 23 stopnie Celsjusza plus/minus 2 stopnie Celsjusza, wilgotność względna 50 procent plus/minus 5 procent).
  • Pomiar: Dokładny pomiar grubości i szerokości wąskiego odcinka w celu obliczenia początkowej powierzchni przekroju poprzecznego.
  • Ściskanie: Końce hantli są ściskane na maszynie do wytrzymałości na rozciąganie (o stałej prędkości).
  • Prędkość testu: Zwykle 500 mm/min dla hantli (bardzo szybko w porównaniu do testów z twardym plastikiem).
  • Pomiar napięcia: Aby uzyskać dokładniejsze określenie modułu, dokonuje się tego albo przez rozłączenie sprzęgła (napięcie znamionowe), albo za pomocą tensometru kontaktowego/bezkontaktowego.
  • Zapis: Ciągła krzywa siły-wydłużenia aż do pęknięcia.

Procedura ta jest w dużej mierze zgodna z normą ISO 37 (międzynarodową normą równoważną dla badań wytrzymałości na rozciąganie gumy), chociaż istnieją pewne preferencje krajowe i drobne różnice.

W laboratoriach badawczych gumy na całym świecie wyniki z normy DIN 53504 są uwzględniane w niemal każdej karcie charakterystyki materiałów elastomerowych. Wysoka wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie świadczą o dobrej jakości mieszanki, a wartości naprężeń przy stałym wydłużeniu odzwierciedlają sztywność pod obciążeniem.

Krótko mówiąc, norma DIN 53504 jest jedną z najczęściej stosowanych norm badawczych do oceny właściwości mechanicznych gumy wulkanizowanej i elastomerów termoplastycznych. Norma ta odgrywa kluczową rolę w kontroli jakości, rozwoju produktów i porównywaniu materiałów w sektorach takich jak motoryzacja, budownictwo, urządzenia medyczne i produkty przemysłowe.

Niniejsza norma ma zastosowanie do:

  • Guma wulkanizowana
  • Elastomery termoplastyczne (TPE)
  • Arkusze elastomerowe i części formowane

Służy do określenia następujących kwestii:

  • Wytrzymałość na rozciąganie
  • Wydłużenie przy zerwaniu
  • Naprężenie przy określonych wydłużeniach

Normę tę często przywołuje się obok normy ISO 37, ponieważ definiuje ona podobne metody badania wytrzymałości na rozciąganie materiałów gumowych.

Badanie wykonuje się przy użyciu uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej wyposażonej w:

  • Stała kontrola prędkości poprzeczki
  • Odpowiednie uchwyty do elastomerów.
  • System pomiaru siły
  • Tensometr

Prędkość testu ustalana jest na podstawie rodzaju próbki i wymagań materiałowych.

Kluczowe mierzone parametry są następujące:

  • Wytrzymałość na rozciąganie: maksymalne naprężenie rozciągające przed pęknięciem.

Wytrzymałość na rozciąganie = Maksymalna siła / Pierwotne pole przekroju poprzecznego.

  • Wydłużenie przy zerwaniu: Procentowy wzrost długości w chwili zerwania.

Wydłużenie przy zerwaniu (w procentach) = Wydłużenie przy zerwaniu / Oryginalna zmierzona długość x 100.

  • Naprężenie przy określonych wartościach wydłużenia: Wartości naprężenia mierzone przy określonych procentach wydłużenia (np. 100%, 200%, 300%). Wartości te są istotne dla oceny sztywności i sprężystości.

Norma DIN 53504 jest wymagana w następujących przypadkach:

  • Rozwój materiałów: Porównanie formulacji gumowych
  • Kontrola jakości: zapewnienie spójności partii.
  • Kwalifikacja dostawców: Weryfikacja zgodności ze specyfikacjami.
  • Analiza awarii: badanie problemów związanych z wydajnością mechaniczną.

Branże, które w dużym stopniu opierają się na tej normie, to m.in.:

  • Motoryzacja (elementy uszczelniające, uszczelki, węże, złączki)
  • Maszyny przemysłowe
  • Elastomery medyczne
  • Produkty konsumpcyjne

Podsumowując, norma DIN 53504 pozostaje jedną z najważniejszych norm dotyczących badań mechanicznych materiałów gumowych. Poprzez precyzyjne określenie geometrii próbek, warunków badań i metod obliczeniowych, zapewnia ona wiarygodne i porównywalne pomiary wytrzymałości na rozciąganie. Dla producentów i laboratoriów pracujących z elastomerami, zgodność z normą DIN 53504 jest kluczowa dla utrzymania wydajności, bezpieczeństwa i akceptacji rynkowej produktu.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą EN 53504.

WhatsApp