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GB/T 17200-1997
idt ISO5893:1993
橡膠塑料拉力、壓力、彎曲試驗(yàn)機(jī)
技 術(shù) 要 求
Requirements for tensile ,flexural and compression
testing machines for rubbers and plastics
1范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在恒定的驅(qū)動(dòng)速度下工作的,試驗(yàn)橡膠、塑料和粘合物的拉伸試驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)要求,但任一系統(tǒng)僅可適用于材料的一個(gè)有限范圍。
本標(biāo)準(zhǔn)也適用于彎曲、剪切和壓縮試驗(yàn)的系統(tǒng)。
2定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。
2.1拉伸試驗(yàn)系統(tǒng)tensile-testing system
由固定部件和移動(dòng)部件所組成的試驗(yàn)機(jī),在部件上可安裝合適的夾頭或夾具以?shī)A持試樣。移動(dòng)部件傳遞驅(qū)動(dòng)力并裝有可調(diào)節(jié)速度的調(diào)速裝置。試驗(yàn)機(jī)具有完整的帶有指示裝置和(或)記錄儀的測(cè)力系統(tǒng)。此外,還可包括測(cè)量試樣伸長(zhǎng)或變形的系統(tǒng)。
2.2施加的力applied force
沿試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)變軸線測(cè)得的,使試樣產(chǎn)生變形的力。根據(jù)所安裝的壓頭或夾具,可對(duì)試樣進(jìn)行拉伸、剪切、壓縮或彎曲。
注1:按此定義,當(dāng)試驗(yàn)機(jī)用于拉伸試驗(yàn)以外的其他試驗(yàn)時(shí), “夾頭”還意指對(duì)試樣施加力的“壓板”或其他部件。
2.3伸長(zhǎng)elongation
拉伸試樣試驗(yàn)長(zhǎng)度的增量。
2.4變形deflection
在壓縮、剪切或彎曲試驗(yàn)中,試樣在施加力方向上的變形量。
2.5力、伸長(zhǎng)和變形測(cè)量的精密度precision of force, elongation and deflection
對(duì)應(yīng)一給定真值,通過(guò)對(duì)該真值重復(fù)測(cè)量所得到的指示值間的zui大差值。
注2:精密度的這一定義是通過(guò)重復(fù)施加已知值并觀測(cè)其指示值的變化進(jìn)行檢驗(yàn)。
2.6給定力的真值的準(zhǔn)確度accuracy for agiven true force
力的真值與重復(fù)施加力所得到的讀數(shù)的算術(shù)平均值之間的差值。以力的真值的百分?jǐn)?shù)表示。
注3:準(zhǔn)確度的這一定義是通過(guò)重復(fù)施加已知值并觀測(cè)其指示值的變化進(jìn)行檢驗(yàn)。
3試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度的分級(jí)
試驗(yàn)機(jī)要根據(jù)測(cè)量下列參數(shù)的準(zhǔn)確度為其定級(jí)。
a)力(1或2級(jí));
b)伸長(zhǎng)或變形(A1、B1、C1、D1或E1級(jí))。
例如:zui高準(zhǔn)確度的試驗(yàn)機(jī)定為“力:1級(jí);伸長(zhǎng)(變形):A1級(jí)”。
國(guó)家技術(shù)*1997-12-30批準(zhǔn) 1998-07-01實(shí)施
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這不意味著市場(chǎng)上提供的試驗(yàn)機(jī)要包含理論上可達(dá)到的所有級(jí)別。
如果在任何應(yīng)用中,對(duì)測(cè)量的每一個(gè)參數(shù)都不需考慮規(guī)定準(zhǔn)確度極限,則可不對(duì)試驗(yàn)機(jī)分級(jí)。
注4:除非嚴(yán)密地控制試驗(yàn)技術(shù),否則嚴(yán)格規(guī)定試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度的技術(shù)條件就價(jià)值不大。來(lái)源于不同試驗(yàn)室的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性既與試驗(yàn)機(jī)技術(shù)條件有關(guān),也與試驗(yàn)技術(shù)有關(guān)。操作者的誤差、試樣的安裝技術(shù)和試樣的可變性是主要的誤差來(lái)源。
試驗(yàn)機(jī)應(yīng)避免暴露在外,以防吸水受潮或遭受熱源的輻射。
4結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
4.1尺寸與結(jié)構(gòu)
試驗(yàn)機(jī)的尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)所有欲使用材料的試驗(yàn),而且不應(yīng)有可能影響試驗(yàn)結(jié)果的不良性能。
移動(dòng)夾頭的移動(dòng)距離應(yīng)能充分滿足試樣zui大伸長(zhǎng)的需要。對(duì)于伸長(zhǎng)較大的材料,移動(dòng)的距離可能需要超過(guò)1m。
4.2試驗(yàn)機(jī)軸線的對(duì)中
測(cè)力系統(tǒng)與試樣夾頭或夾具間的連接應(yīng)準(zhǔn)確地與應(yīng)變軸對(duì)中。試樣在安裝好以后也應(yīng)準(zhǔn)確地與應(yīng)變軸對(duì)中,且試樣的試驗(yàn)軸線應(yīng)與加力的方向一致。
注5:試樣在夾頭中,未與軸線對(duì)中以及試樣不對(duì)稱是試驗(yàn)結(jié)果變化的特別重要的原因。
4.3試樣夾頭
對(duì)于試驗(yàn)柔質(zhì)材料的啞鈴狀、平行條狀和類似的拉伸試樣,試驗(yàn)機(jī)應(yīng)裝有隨著拉力增加可自動(dòng)夾緊型的(例如,楔形或氣動(dòng)的),并能沿試樣的整個(gè)寬度產(chǎn)生均勻壓力的夾頭。對(duì)于硬質(zhì)材料,螺旋作用力的夾頭也是適用的。夾持試樣的方式應(yīng)盡可能防止試樣相對(duì)夾頭滑移。
為試驗(yàn)環(huán)狀試樣,試驗(yàn)機(jī)應(yīng)裝有兩個(gè)滑輪,二者均可自由轉(zhuǎn)動(dòng);其中至少一個(gè)通過(guò)試驗(yàn)機(jī)能以3r/min~50r/min的轉(zhuǎn)速自由地轉(zhuǎn)動(dòng),以便在試驗(yàn)過(guò)程中可使被試環(huán)狀試樣的應(yīng)變均勻。對(duì)應(yīng)大環(huán)狀試樣(外徑52.5mm)滑輪的直徑應(yīng)為25mm,對(duì)應(yīng)小環(huán)狀試樣(外徑10mm)滑輪直徑為4.5mm。
對(duì)于以剝離法進(jìn)行粘合強(qiáng)度的試驗(yàn),試驗(yàn)機(jī)應(yīng)裝有在相關(guān)的試驗(yàn)方法中所描述的夾頭或應(yīng)裝有沿試樣的整個(gè)寬度產(chǎn)生均勻夾緊力的夾頭。
夾持試樣的方法應(yīng)防止試樣相對(duì)夾頭滑移。當(dāng)粘合物試樣是用不同的粘合體制成時(shí),對(duì)應(yīng)每一種粘合體可能需要設(shè)計(jì)不同的夾頭。
4.4驅(qū)動(dòng)特性
試驗(yàn)機(jī)的移動(dòng)橫梁在所有的試驗(yàn)速度下工作應(yīng)平穩(wěn),驅(qū)動(dòng)裝置不應(yīng)有任何明顯的間隙。
4.5壓縮、剪切和彎曲試驗(yàn)用的夾具
這類夾具或固定裝置應(yīng)符合相關(guān)的試驗(yàn)方法或材料技術(shù)條件的要求。它們引入的摩擦、間隙或不對(duì)中性,不應(yīng)明顯影響試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確度。
5測(cè)力系統(tǒng)的型式
在任何情況下,應(yīng)能連續(xù)指示施加在試樣上的力,是自動(dòng)記錄的,并能保留力的zui大示值。
以帶有小慣性測(cè)力系統(tǒng)的試驗(yàn)機(jī)為佳。
注6:以擺錘測(cè)力的試驗(yàn)機(jī)可能會(huì)有明顯影響其動(dòng)態(tài)響應(yīng)和降低其準(zhǔn)確度的摩擦與慣性。
6試驗(yàn)機(jī)的靜態(tài)準(zhǔn)確度
對(duì)于每個(gè)力的量程,規(guī)定了試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度的級(jí)別為1級(jí)或2級(jí)(見第3章),試驗(yàn)機(jī)的每一量程的分級(jí),要根據(jù)檢驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)時(shí)測(cè)得的精密度和準(zhǔn)確度的值確定。
表1中給出了1級(jí)和2級(jí)精密度和準(zhǔn)確度的zui大允許值,誤差的圖解說(shuō)明見圖1。試驗(yàn)機(jī)若單*壓縮或其他試驗(yàn)?zāi)J降牧砍虝r(shí),這些量程應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行檢驗(yàn)。
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檢驗(yàn)的方法應(yīng)依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的裝置應(yīng)在表1給出的準(zhǔn)確度極限以內(nèi)。如果試驗(yàn)機(jī)要用于測(cè)量循環(huán)力,應(yīng)以遞增和遞減力兩種方式進(jìn)行檢驗(yàn)。
表1力的測(cè)量準(zhǔn)確度級(jí)別
級(jí)別 | 檢驗(yàn)裝置的準(zhǔn)確度 | 檢 定 范 圍 | |||
滿量程的五分之一至滿量程 | 滿量程的五分之一以下 | ||||
精密度 | 準(zhǔn)確度 | 精密度 | 準(zhǔn)確度 | ||
對(duì)應(yīng)每個(gè)檢驗(yàn)的力,zui大和zui小讀數(shù)的zui大允許誤差,以檢驗(yàn)力的百分?jǐn)?shù)表示 | 對(duì)應(yīng)每個(gè)檢驗(yàn)的力,zui大允許誤差,以檢驗(yàn)力的百分?jǐn)?shù)表示 | 對(duì)應(yīng)每個(gè)檢驗(yàn)的力,zui大和zui小讀數(shù)的zui大允許誤差,以滿量程讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示 | 對(duì)應(yīng)每個(gè)檢驗(yàn)的力,zui大允許誤差,以滿量程讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示 | ||
% | % | % | % | % | |
1 | ±0.2 | 1.0 | ±1.0 | 0.2 | ±0.2 |
2 | ±0.3 | 2.0 | ±2.0 | 0.4 | ±0.4 |
注:表中檢定范圍欄目的“精密度”、“準(zhǔn)確度”,通常在相關(guān)的試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中以“示值重復(fù)性相對(duì)誤差”和“示值相對(duì)誤差”表示。
|
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7試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度
裝有電子測(cè)力裝置的拉力試驗(yàn)機(jī),可以認(rèn)為在第9章所給出的各試驗(yàn)速度下*無(wú)慣性。但這未必適用于通常和它們一起使用的電子記錄儀,在許多情況下這些記錄儀的動(dòng)態(tài)不準(zhǔn)確度大大超過(guò)它們的靜態(tài)不準(zhǔn)確度。
所有的機(jī)電式記錄儀都存在動(dòng)態(tài)誤差,此誤差通常來(lái)源于由裝置的慣性而產(chǎn)生的加速度誤差和由機(jī)械與靜電的摩擦作用引起的筆的滯后誤差。記錄儀動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度的測(cè)量通過(guò)記錄試驗(yàn)過(guò)程中的誤差信號(hào)大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。這在不影響儀器性能的情況下能夠完成,但通常在技術(shù)上是困難的。因此認(rèn)為目前在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度的極限和校準(zhǔn)方法是不切合實(shí)際的。所以,忠告用戶要從試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)廠獲得用以計(jì)算概率測(cè)量誤差和評(píng)估該誤差是否顯著的記錄儀動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度圖。在有這種動(dòng)態(tài)誤差的情況下,可通過(guò)降低試驗(yàn)速度,或通過(guò)提高輸出裝置的滿量程讀數(shù),來(lái)降低加速度和速度。
注7:準(zhǔn)確度的要求:在試驗(yàn)機(jī)滿量程的五分之一至滿量程的整個(gè)范圍內(nèi),是以力的真值的百分?jǐn)?shù)表示;但在滿量程的五分之一以下力的誤差,則是一個(gè)常數(shù)。例如,一臺(tái)500kN的1級(jí)試驗(yàn)機(jī)在滿量程五分之一的那一點(diǎn)上施加力所允許的zui大百分?jǐn)?shù)誤差為±1%,與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的誤差為±1kN。因此從零到滿量程五分之一(即100kN)的允許誤差是±1kN的常數(shù)。
作為對(duì)記錄儀技術(shù)要求的指導(dǎo),如果動(dòng)態(tài)誤差與靜態(tài)不準(zhǔn)確度相比大小相似,則滿量程行程的響應(yīng)
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時(shí)間宜大大小于力的上升時(shí)間。因此建議筆的zui大需用速度VD宜小于筆的zui大可達(dá)速度Vmax除以如下 按試驗(yàn)要級(jí)別確定的系數(shù)之商:
對(duì)于1級(jí)試驗(yàn)機(jī):
對(duì)于2級(jí)試驗(yàn)機(jī):
只要記錄儀的響應(yīng)時(shí)間T是已知的,則Vmax可以根據(jù)下列公式近似計(jì)算:
Vmax=
式中:R——記錄儀滿量程的行程。
如果不能接受上述的建議,忠告用戶從生產(chǎn)廠索取記錄儀工作時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差的詳細(xì)資料。
8伸長(zhǎng)(變形)的測(cè)量
橡膠和塑料試樣的伸長(zhǎng)(變形),可采用下列試驗(yàn)方法測(cè)量:
a) 夾頭的分離距離;
b) 裝夾在試樣上的引伸計(jì);
c) 光學(xué)或其他遙測(cè)(非接觸式)的引伸計(jì)。
在測(cè)量伸長(zhǎng)時(shí),應(yīng)給出連續(xù)的伸長(zhǎng)(變形)示值,能自動(dòng)繪制力-伸長(zhǎng)(變形)曲線,并保留zui大伸長(zhǎng)(變形)的示值。
對(duì)于某些場(chǎng)合,尤其是測(cè)量拉伸環(huán)狀試樣時(shí)的伸長(zhǎng)以及彎曲、剪切或壓縮試驗(yàn)時(shí)的變形,用夾頭分離距離測(cè)量是zui方便的方法。在這種情況下,伸長(zhǎng)(變形)測(cè)量系統(tǒng)中不應(yīng)有任何間隙,也不應(yīng)有明顯影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的夾頭與試樣間的滑移。
當(dāng)使用裝夾在試樣上引伸計(jì)時(shí),不應(yīng)使試樣產(chǎn)生任何變形或受損傷的痕跡,也不應(yīng)產(chǎn)生任何明顯影響試驗(yàn)結(jié)果的引伸計(jì)夾持器與試樣間的滑移。
確定引伸計(jì)準(zhǔn)確度時(shí),被認(rèn)可的有A1、B1、C1、D1和E1五個(gè)級(jí)別。每個(gè)測(cè)量裝置的每一測(cè)量范圍的分級(jí),要根據(jù)檢驗(yàn)引伸計(jì)時(shí)的zui大誤差確定。
表2中以標(biāo)尺讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)給出了誤差值。生產(chǎn)廠應(yīng)標(biāo)明能夠達(dá)到規(guī)定準(zhǔn)確度時(shí)的zui小伸長(zhǎng)。對(duì)應(yīng)所有級(jí)別的引伸計(jì),在相關(guān)的試驗(yàn)方法或材料的技術(shù)條件中應(yīng)規(guī)定標(biāo)距長(zhǎng)度;標(biāo)距長(zhǎng)度應(yīng)準(zhǔn)確到±1%以內(nèi)。檢驗(yàn)的方法應(yīng)依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),提供的檢驗(yàn)裝置要在表2中給出的準(zhǔn)確度權(quán)限以內(nèi)。
表2伸長(zhǎng)(變形)測(cè)量的準(zhǔn)確度級(jí)別
級(jí)別 | 按給定的標(biāo)距長(zhǎng)度估算的 zui大百分比伸長(zhǎng)(變形) | zui大允許誤差 | 檢驗(yàn)裝置的準(zhǔn)確度 |
% | % | ||
A1 | 標(biāo)距25mm的5% (△L=1.25mm) | ±2 | ±0.5 |
B1 | 標(biāo)距25mm的10% (△L=2.5mm) | ±2 | ±0.5 |
C1 | 標(biāo)距25mm的50% (△L=12.5mm) | ±2 | ±0.5 |
D1 | 標(biāo)距20mm的1200% (△L=240mm) | ±2 | ±0.5 |
E1 | 標(biāo)距10mm的1200% (△L=120mm) | ±2 | ±0.5 |
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9移動(dòng)夾頭的位移速度
試驗(yàn)機(jī)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng),并應(yīng)能選定一個(gè)或多個(gè)下列的移動(dòng)夾頭的位移速度。
1mm/min | ±0.2 mm/min |
2mm/min | ±0.4mm/min |
5mm/min | ±1mm/min |
10mm/min | ±2mm/min |
20mm/min | ±2.5mm/min |
25mm/min | ±2.5mm/min |
50mm/min | ±5mm/min |
100mm/min | ±10mm/min |
200mm/min | ±20mm/min |
250mm/min | ±25mm/min |
500mm/min | ±50mm/min |
將速度選定以后,速度在任何試驗(yàn)或連續(xù)試驗(yàn)過(guò)程中的變動(dòng)不應(yīng)超過(guò)平均速度的±5%,并應(yīng)保證在上面列出的速度表中規(guī)定的極限以內(nèi)。
移動(dòng)夾頭位移速度的準(zhǔn)確度,應(yīng)在從零到試驗(yàn)機(jī)力范圍內(nèi)的某一規(guī)定的zui大值下,以平穩(wěn)遞增的力進(jìn)行檢驗(yàn)。除非另有規(guī)定,這個(gè)zui大值應(yīng)為試驗(yàn)機(jī)標(biāo)稱的zui大力的容量。通過(guò)繪制位移—時(shí)間記錄曲線能夠完成這一檢驗(yàn)。為能對(duì)移動(dòng)夾頭位移速度做出真實(shí)的評(píng)定,在檢驗(yàn)試驗(yàn)過(guò)程中移動(dòng)夾頭的位移不應(yīng)少于10mm,而且檢驗(yàn)試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于1.0min。
所列出的位移速度是那些比較常用的。然而,也要注意到一些特殊的技術(shù)條件可能要求的速度(例如:在0.1 mm/min ~1000 mm/min之間)和與上述規(guī)定不同的允許偏差。
10試驗(yàn)機(jī)剛度
試驗(yàn)機(jī)剛度(又稱剛性)是試驗(yàn)系統(tǒng)的力和變形的比值。該系統(tǒng)包括試驗(yàn)機(jī)的機(jī)架、施加應(yīng)變機(jī)構(gòu)、測(cè)力裝置和夾持試樣的夾頭與附件。
對(duì)于“軟”試驗(yàn)機(jī),如擺錘式試驗(yàn)機(jī),驅(qū)動(dòng)部件的移動(dòng)速度未必與夾頭的分離速度相同。所以,未經(jīng)修正過(guò)的橫梁位移不能用于試樣變形的測(cè)量。因此要優(yōu)先選用與試樣相比剛性較大的試驗(yàn)機(jī),以便使夾頭分離速度,以及若有要求時(shí),使它們變形測(cè)量的準(zhǔn)確度分別滿足第9章和第8章的要求。
11穩(wěn)定性
電子試驗(yàn)機(jī)長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定性受許多因素影響,其中zui主要的是溫度、力敏感元件的機(jī)械滯后,主電源電壓的穩(wěn)定度和電子元器件值的變化。
因而生產(chǎn)廠在其技術(shù)條件和任何說(shuō)明書中,應(yīng)說(shuō)明為保持試驗(yàn)機(jī)標(biāo)明的準(zhǔn)確度所必須保證的如下要求:
a)保證試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度的溫度范圍;
b)保證試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度的電源電壓的變動(dòng)值;
c)必須給出用手動(dòng)控制器調(diào)零點(diǎn)或滿度的頻次。
12檢驗(yàn)證書
試驗(yàn)機(jī)按本標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)后,檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)頒發(fā)標(biāo)有下列內(nèi)容的證書:
a)試驗(yàn)機(jī)的標(biāo)識(shí)和檢驗(yàn)日期;
b)每個(gè)力或伸長(zhǎng)標(biāo)尺所檢定的范圍和級(jí)別;
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c)使用的檢驗(yàn)方法和所用的校驗(yàn)裝置的標(biāo)識(shí);
d)檢驗(yàn)時(shí)的室溫;
e)選定速度的準(zhǔn)確度(見第9章);
f)本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)。
試驗(yàn)機(jī)應(yīng)定期進(jìn)行檢驗(yàn),以保證其繼續(xù)符合按本標(biāo)準(zhǔn)確定的一個(gè)或多個(gè)級(jí)別。重新檢驗(yàn)的周期要根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的型式、維護(hù)水平和使用量而定。建議重新檢驗(yàn)的間隔一般不超過(guò)12個(gè)月。但是如果試驗(yàn)機(jī)被拆卸搬運(yùn)到新的地點(diǎn),或經(jīng)過(guò)大修或調(diào)整都應(yīng)重新檢驗(yàn)。
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