Tiêu chuẩn DIN 53504 Thử nghiệm độ bền kéo của cao su và chất đàn hồi

Tiêu chuẩn DIN 53504 Thử nghiệm độ bền kéo của cao su và chất đàn hồi

Tiêu chuẩn “DIN 53504 Thử nghiệm cao su - Xác định độ bền kéo đứt, ứng suất kéo tại điểm chảy, độ giãn dài khi đứt và giá trị ứng suất trong thử nghiệm kéo”, do Viện Tiêu chuẩn hóa Đức (DIN) ban hành, mô tả các quy trình xác định độ bền kéo đứt, ứng suất kéo tại điểm chảy, độ giãn dài khi đứt và giá trị ứng suất của các mẫu thử có hình dạng cụ thể làm bằng cao su và chất đàn hồi, khi các mẫu thử được kéo giãn với tốc độ không đổi cho đến khi đứt.

Tiêu chuẩn DIN 53504 Thử nghiệm độ bền kéo của cao su và chất đàn hồi

Trong thử nghiệm kéo, vì chỉ riêng độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt không đủ để mô tả đặc tính của chất đàn hồi dưới ứng suất kéo, nên cần phải ghi lại toàn bộ đường cong lực-độ giãn.

Tiêu chuẩn DIN 53504 quy định phương pháp xác định đặc tính ứng suất-biến dạng kéo của cao su lưu hóa và chất đàn hồi. Tiêu chuẩn này đã được sử dụng trong nhiều năm và vẫn được áp dụng rộng rãi, đặc biệt là trong ngành công nghiệp cao su châu Âu, để kiểm soát chất lượng, xác định đặc tính vật liệu và phát triển sản phẩm các vật liệu đàn hồi như gioăng, ống mềm, lốp xe, bộ giảm chấn rung, băng tải và các sản phẩm cao su kỹ thuật.

Thí nghiệm này kéo một mẫu cao su tiêu chuẩn ở tốc độ không đổi cho đến khi nó bị đứt và ghi lại mối quan hệ giữa lực và độ giãn. Các đặc tính chính được xác định như sau:

  • Độ bền kéo tại điểm đứt: Ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu được trước khi bị đứt.
  • Ứng suất kéo tại điểm chảy: Có hay không điểm chảy (ít phổ biến hơn ở chất đàn hồi).
  • Độ giãn dài khi đứt: Độ giãn dài khi đứt thường đạt hàng trăm phần trăm đối với các loại cao su tốt.
  • Các giá trị ứng suất tại các biến dạng cụ thể: Ví dụ, ứng suất ở độ giãn dài 100%, 200% hoặc 300% (các mô đun, ví dụ: mô đun 100%, mô đun 300%) rất quan trọng để đặc trưng hóa các hợp chất cao su.

Các giá trị này giúp đánh giá chất lượng vật liệu, công thức phối trộn, mức độ lưu hóa, phân bố chất độn, khả năng chống lão hóa và tính phù hợp cho các ứng dụng cụ thể.

Tiêu chuẩn này chủ yếu sử dụng các mẫu thử hình quả tạ (hình xương chó) với kích thước xác định. Các loại phổ biến nhất là:

  • S1 (được ưa chuộng cho hầu hết các thử nghiệm): Tổng chiều dài khoảng 115 mm, phần song song hẹp dài 33 mm x rộng 6 mm.
  • S2 và S3: Các phiên bản nhỏ hơn dành cho số lượng vật liệu hạn chế.
  • Trong một số trường hợp, mẫu vật hình vòng (Loại R) cũng có thể được sử dụng.

Mẫu S2 được sử dụng rất phổ biến, đặc biệt được ưa chuộng trong các thử nghiệm thường quy do kích thước nhỏ gọn và kết quả đáng tin cậy. Các đặc điểm điển hình của mẫu S2 như sau:

  • Phần thử nghiệm song song hẹp
  • Chiều dài đo cụ thể
  • Chiều rộng và độ dày được tiêu chuẩn hóa.

Các mẫu được cắt từ các tấm đúc (thường dày 2 mm) bằng khuôn chính xác. Để đảm bảo độ tin cậy thống kê, nên lấy tối thiểu 5 mẫu cho mỗi điều kiện thử nghiệm.

Quy trình kiểm tra thường tuân theo các bước sau:

  • Điều kiện bảo quản: Các mẫu thường được bảo quản trong điều kiện môi trường phòng thí nghiệm tiêu chuẩn (nhiệt độ 23 độ C cộng/trừ 2 độ C, độ ẩm tương đối 50% cộng/trừ 5%).
  • Đo đạc: Đo chính xác độ dày và chiều rộng của phần hẹp để tính diện tích mặt cắt ngang ban đầu.
  • Nén: Hai đầu của quả tạ được nén trên máy thử độ bền kéo (loại tốc độ không đổi).
  • Tốc độ thử nghiệm: Thông thường là 500 mm/phút đối với tạ tay (rất nhanh so với các thử nghiệm trên nhựa cứng).
  • Đo điện áp: Để xác định mô-đun chính xác hơn, việc này được thực hiện bằng cách ngắt kết nối (điện áp định mức) hoặc bằng máy đo độ giãn tiếp xúc/không tiếp xúc.
  • Ghi nhận: Đường cong lực-độ giãn liên tục cho đến khi gãy.

Quy trình này phần lớn tuân thủ tiêu chuẩn ISO 37 (tiêu chuẩn quốc tế tương đương về thử nghiệm độ bền kéo của cao su), nhưng vẫn có một số ưu tiên quốc gia và khác biệt nhỏ.

Tại các phòng thí nghiệm kiểm tra cao su trên toàn thế giới, kết quả từ tiêu chuẩn DIN 53504 được đưa vào hầu hết các bảng dữ liệu vật liệu cho chất đàn hồi. Độ bền kéo và độ giãn dài cao cho thấy chất lượng hỗn hợp tốt, trong khi các giá trị ứng suất ở độ giãn dài không đổi cho thấy hành vi độ cứng dưới tải trọng.

Tóm lại, tiêu chuẩn DIN 53504 là một trong những tiêu chuẩn thử nghiệm được sử dụng rộng rãi nhất để đánh giá hiệu suất cơ học của cao su lưu hóa và chất đàn hồi nhiệt dẻo. Tiêu chuẩn này đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát chất lượng, phát triển sản phẩm và so sánh vật liệu trong các lĩnh vực như ô tô, xây dựng, thiết bị y tế và sản phẩm công nghiệp.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho:

  • cao su lưu hóa
  • Chất đàn hồi nhiệt dẻo (TPE)
  • Tấm đàn hồi và các bộ phận đúc

Nó được sử dụng để xác định những điều sau:

  • Độ bền kéo
  • Độ giãn dài khi đứt
  • Ứng suất tại các độ giãn dài đã xác định

Tiêu chuẩn này thường được tham chiếu cùng với ISO 37 vì nó định nghĩa các phương pháp thử độ bền kéo tương tự cho vật liệu cao su.

Thí nghiệm được thực hiện bằng máy thử độ bền kéo đa năng được trang bị các thiết bị sau:

  • Điều khiển tốc độ đầu kéo không đổi
  • Các loại kẹp giữ phù hợp cho chất đàn hồi.
  • Hệ thống đo lực
  • Máy đo độ giãn

Tốc độ thử nghiệm được xác định dựa trên loại mẫu và yêu cầu vật liệu.

Các thông số chính được đo lường như sau:

  • Độ bền kéo: Ứng suất kéo tối đa trước khi bị đứt.

Độ bền kéo = Lực tối đa / Diện tích mặt cắt ngang ban đầu.

  • Độ giãn dài khi gãy: Tỷ lệ phần trăm tăng chiều dài tại thời điểm đứt gãy.

Độ giãn dài khi đứt (phần trăm) = Độ giãn dài khi đứt / Chiều dài ban đầu đo được x 100.

  • Ứng suất ở các giá trị độ giãn dài cụ thể: Các giá trị ứng suất được đo ở các tỷ lệ phần trăm độ giãn dài cụ thể (ví dụ: 100%, 200%, 300%). Các giá trị này rất quan trọng để đánh giá độ cứng và độ đàn hồi.

Tiêu chuẩn DIN 53504 là bắt buộc đối với các trường hợp sau:

  • Phát triển vật liệu: So sánh các công thức cao su
  • Kiểm soát chất lượng: Đảm bảo tính nhất quán của từng lô sản phẩm.
  • Đánh giá năng lực nhà cung cấp: Xác minh sự tuân thủ các thông số kỹ thuật.
  • Phân tích lỗi: Điều tra các vấn đề về hiệu suất cơ học.

Các ngành công nghiệp phụ thuộc nhiều vào tiêu chuẩn này bao gồm:

  • Phụ tùng ô tô (các bộ phận làm kín, gioăng, ống dẫn, phụ kiện)
  • máy móc công nghiệp
  • Chất đàn hồi y tế
  • Sản phẩm tiêu dùng

Tóm lại, tiêu chuẩn DIN 53504 vẫn là một trong những tiêu chuẩn kiểm tra cơ học quan trọng nhất đối với vật liệu cao su. Bằng cách xác định chính xác hình dạng mẫu, điều kiện thử nghiệm và phương pháp tính toán, tiêu chuẩn này đảm bảo các phép đo tính chất kéo đáng tin cậy và có thể so sánh được. Đối với các nhà sản xuất và phòng thí nghiệm làm việc với chất đàn hồi, việc tuân thủ tiêu chuẩn DIN 53504 là điều cần thiết để duy trì hiệu suất sản phẩm, độ an toàn và sự chấp nhận của thị trường.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm thử theo tiêu chuẩn EN 53504.

WhatsApp