11814
Определение пластичности каучука и резиновых смесей на пластомере
Лабораторная работа
Производство и промышленные технологии
Лабораторная работа № Определение пластичности каучука и резиновых смесей на пластомере Суть метода Приложение постоянного груза к образцу и измерение высот до нагрузки после нагрузки и после отдыха. Краткая теория Пластичность способность мате
Русский
2013-04-11
153.5 KB
64 чел.
Лабораторная работа №
Определение пластичности каучука и резиновых смесей на пластомере
Суть метода
Приложение постоянного груза к образцу и измерение высот до нагрузки, после нагрузки и после «отдыха».
Краткая теория
Пластичность - способность материала (резиновой смеси) изменять свою форму под действием деформационной нагрузки и сохранять свою форму после снятия нагрузки.
Эластическое восстановление (обратимо) способность материала изменять свою нагрузку под действием приложенной нагрузки и восстанавливать форму после снятия нагрузки.
Мягкость- способность материала (резиновой смеси) изменять свою форму под действием деформационной нагрузки.
Каучуки и резиновые смеси представляют собой очень сложные системы, которые под воздействием нагрузки одновременно испытывают упругую, высокоэластическую и пластическую деформации.
Поведение каучуков и резиновых смесей при течении отличается от поведения ньютоновских жидкостей, так как вязкость полимеров зависит от скорости и напряжения сдвига и снижается с их возрастанием.
Вязкость резиновых смесей во многом зависит от их состава, структуры каучука, содержания наполнителей и пластификаторов.
Вязкотекучие (реологические) свойства резиновых смесей обычно определяют с помощью кривых течения, по которым рассчитывают эффективную вязкость и индекс течения. Кроме того, о свойствах смесей можно судить по их пластичности.
Пластические и эластические свойства каучука проявляются одновременно; в зависимости от предшествующей обработки каучука каждое из них проявляется в большей или меньшей степени. Пластичность невулканизованного каучука постепенно снижается при вулканизации, а эластичность возрастает. В зависимости от степени вулканизации соотношение этих свойств каучука постепенно изменяется. Для невулканизованных каучуков более характерным свойством является пластичность, а вулканизованные каучуки отличаются высокой эластичностью. Но при деформациях невулканизованного каучука наблюдается также частичное восстановление первоначальных размеров и формы, т. е. наблюдается некоторая эластичность, а при деформациях резины можно наблюдать некоторые неисчезающие остаточные деформации.
Для определения вязкости и пластичности применяют различные приборы (вискозиметры, реометры, пластометры, консистометры и другие), которые по принципу действия подразделяются на ротационные и капиллярные приборы, пенетрометры и сжимающие пластометры.
В последние годы широкое распространение получили динамические методы определения реологических свойств, при которых материал подвергается знакопеременным сдвиговым деформациям при малых амплитудах и широком изменении частот. В этих условиях не происходит разрушения структуры материала, вследствие чего их можно применять для определения свойств полимеров в неустановившемся режиме и структурных изменений, например в процессе вулканизации.
В некоторых случаях течение резиновой смеси в реальных условиях обусловлено факторами, совокупность которых не может быть воспроизведена ни на одном из существующих стандартных приборов. Это относится, например, к процессу литья резиновых смесей под давлением. Из-за большого числа факторов, влияющих на процесс, литьевая способность резиновых смесей определяется в условиях моделирования литья в стандартных формах с рабочим гнездом, выполненным в виде спирального канала прямоугольного сечения или в виде концентрических колец, соединенных друг с другом каналами того же сечения. Литьевая способность оценивается по длине канала, или по числу колец, заполненных резиной.
Пластичность каучуков и резиновых смесей, перерабатывающихся на практике, варьируется от 0,03 до 0,85. Материалы с пластичностью 0,03-0,25 считаются «жёсткими», а с пластичностью свыше 0,5-«мягкими».
Объект исследования
В качестве объекта исследования взята резиновая смесь шифров 98, 99 рецептуры которых приведены в таблице 1
Ингредиенты |
Содержание ингредиентов, масс. ч. на 100 масс. ч, каучука |
|
98 |
99 |
|
СКИ-3 |
100 |
100 |
Сера |
1,0 |
1,0 |
Альтакс |
0,6 |
0,6 |
Белила цинковые |
5,0 |
5,0 |
Стеарин |
1,0 |
1,0 |
Мел |
40 |
- |
N 339 |
- |
40 |
Материалы, инструмент, оборудование
Заготовка каучука или резиновой смеси, песочные часы, толщиномер, целлофан или калька, термостат, пластометр, подкладочная пластина, машина для вырубания образцов.
Пластометр (рис.1) предназначен для определения пластичности каучука или резиновой смеси. К стальной нижней плите 13 основанию прибора прикреплены две направляющие колонки 8, соединенные вверху планкой 5. Верхняя плита 9 вместе с серег 6 двигаться возвратно-поступательно вдоль направляющих колонок. При этом поступательное движение штока передаточным механизмом преобразуется во вращательное движение, фиксируемое стрелкой индикатора 2 часового типа; полный оборот стрелки соответствует перемещению штока на 1 мм. Гайка 1 предназначена для установки стрелки индикатора на нуль. К неподвижной стальной плите 13 прикреплен рычаг 12, на одном конце которого находится площадка 14 для установки образца в центре плиты прибора, а на другом ручка 11. При установке образцов рычаг поворачивают так, чтобы выступ 10 упирался в плиту, а площадка располагалась точно против середины верхней плиты. В грузе и плите имеются углубления для установки термометра 16 (или термопары). Сжимающее усилие, создаваемое грузом, равно 49 Н.
1 гайка, 2 индикатор часового типа, 3 кронштейн, 4 шток, 5 планка, 6 серьга, 7 груз, 8 колонка, 9,13 верхняя и нижняя плиты, 10 выступ, 11 ручка, 12 рычаг, 14 площадка, 15 рычажок, 16 термометр
Рисунок 1- Пластометр
Машина для вырубания образцов показана на (рисунок2). Нож 12 закреплен в коническом гнезде шпинделя 3 и закрыт для безопасности предохранительным стаканом 5. Перед включением машины рукоятка 5 должна находиться в центре прорези. Для приведения во вращение левого или правого патрона необходимо рукоятку 8 перевести в левое или правое положение относительно прорези.
До начала работы машины проверяют систему, подающую к ножу мыльный раствор. Для этого нажатием кнопки «пуск» 13 включают электродвигатель 11 и, убедившись в исправности системы, нажатием кнопки «стоп» 14 выключают электродвигатель.
На машине из одной заготовки ножом вырубают несколько образцов, после чего их обрезают с торцов тем же ножом, смоченным мыльным раствором.
1,8 - рукоятки; 2 - головка; 3 - шпиндель; 4 - гайка; 5 - предохранительный стакан; б - патрон; 7 - станина; 9 - фрикционный диск; 10 - поворотный рычаг; 11 - электромотор; 12 - нож; 13, 14 - кнопки для пуска и останова машины; 15 - стакан патрона; 16 - площадка; 17 - цанги; 18 толкатель
Рисунок 2 - Машина для вырубания образцов.
Подготовка образцов
Для испытания используют образцы, имеющие форму цилиндра диаметром 16±0,5 мм и высотой 9-11 мм. Заготовку каучука или резиновой смеси толщиной не менее 12 мм помещают на подкладку, которую устанавливают под вырубной нож 12. Придерживая левой рукой край заготовки, правой нажимают на кнопку «пуск» и опускают рукоятку 1 вниз (до отказа); при этом предохранительный стакан и нож опускаются на заготовку, вырубая образец. Затем рукоятку 1 поднимают вверх. Из одной заготовки вырубают несколько образцов, отделяя их от остающихся обрезков заготовки.
Каждый образец устанавливают на площадку правого патрона. Рукоятку отводят вверх, при этом цанги втягиваются в стакан, плотно зажав образец. Включают электродвигатель, поворачивают рукоятку 8 вправо до отказа и ножом, смоченным мыльным раствором, срезают выступающую из цанги часть образца. Затем рукоятку 8 переводят влево до центра прорези, а потом вниз до упора. Стаканы при этом поднимаются вверх и цанги раскрываются.
Образец переставляют подрезанным торцом на площадку левого патрона и все операции повторяют. Перед подрезанием второго торца положение площадки левого патрона необходимо отрегулировать стопорным винтом так, чтобы высота готового образца составляла 9-11 мм.
Из полученных образцов выбирают цилиндры, не имеющие дефектов в виде пор, посторонних включений и повреждений.
Проведение испытаний
Для определения пластичности образцы каучука или невулканизованных резиновых смесей сжимают между плоскопараллельными плитами под нагрузкой 49 Н при 70 °С. Высоту образца измеряют до испытания, после нагружения, после снятия нагрузки и «отдыха».
Пластометр (см. рис. 1) устанавливают горизонтально в термостате на металлической подставке. В углубление груза 7 и плиты 9 вставляют термометр 16 или термопару. Площадку 14 помещают строго в центре прибора и опускают на нее плиту 9. Индикатор устанавливают на нуль. Необходимо, чтобы температура плит пластометра во время испытания равнялась 70+1 СС. Перед тем как поместить образец в термостат, измеряют толщиномером его высоту с точностью +0,1 мм при 23+2 °С. Перед испытанием образец прогревают при 70+1°С в течение 3 мин.
Испытуемый образец помещают строго в центре пластометра с помощью подвижной площадки 14. По истечении 3 мин по показанию индикатора 2 с точностью до 0,01 мм фиксируют высоту образца h1 находившегося под нагрузкой. Затем с образца снимают груз и пластинки (или прокладки из кальки или целлофана), помещают его на деревянную площадку и после «отдыха» при комнатной температуре в течение 3 мин толщиномером с точностью +0,01 мм измеряют высоту образца h2. Продолжительность «отдыха» может устанавливаться нормативно-технической документацией. Испытанию подвергается не менее двух образцов.
Оформление результатов
Таблица 2 Толщина образцов до испытания
среднее |
98 |
99 |
||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
12,2 |
11,8 |
12 |
11,4 |
11,1 |
11,5 |
|
12,1 |
11,4 |
11,8 |
11,1 |
10,6 |
11,2 |
|
11,8 |
11,7 |
11,7 |
11 |
11,1 |
11,4 |
|
12 |
11,63 |
11,83 |
11,17 |
10,93 |
11,37 |
Таблица 3 Толщина образцов сразу после снятия нагрузки
среднее |
98 |
99 |
||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
1,9 |
1,9 |
1,8 |
7,2 |
6,6 |
7,8 |
|
1,9 |
1,8 |
1,8 |
7,2 |
6,7 |
7,8 |
|
1,9 |
1,8 |
1,8 |
7,2 |
6,7 |
7,7 |
|
1,90 |
1,83 |
1,80 |
7,20 |
6,67 |
7,77 |
Таблица 4 Толщина образцов после релаксации
среднее |
98 |
99 |
||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
1,9 |
1,8 |
1,8 |
7,3 |
6,6 |
7,9 |
|
1,9 |
1,9 |
1,8 |
7,3 |
6,7 |
7,9 |
|
1,9 |
1,9 |
1,8 |
7,2 |
6,7 |
7,9 |
|
1,90 |
1,87 |
1,80 |
7,27 |
6,67 |
7,90 |
Расчетные формулы
Пластичность Р вычисляют по формуле
P = SR, (1)
где S мягкость; R отношение остаточной деформации к общей деформации сжатия.
Мягкость рассчитывают по формуле
S = {ho-h1)/(h0+h1), (2)
где hо начальная высота образца при 23+2 °С, мм; h1 высота образца, находившегося под нагрузкой в течение 3 мин, мм. Отношение остаточной деформации к общей деформации сжатия R определяют по формуле
R = (h0-h2)/(h0-h1), (3)
где h2 высота образца после снятия груза и «отдыха» в течение 3 мин при 23+2 °С, мм.
Если не требуется отдельно определять показатели S и R, то пластичность Р можно вычислить по формуле
P = (ho-h2)/(ho + h1). (4)
Пластичность выражают в условных единицах; значения пластичности колеблются от 0 до 1.
Для каучука наряду с пластичностью Р определяют эластическое восстановление
R1 = h2h1. (5)
Таблица 5 Расчет пластичности
Шифр резины |
Номер образца |
S |
R1, мм |
R |
P |
98 |
1 |
0,73 |
0,03 |
1 |
0,72 |
2 |
0,73 |
0,03 |
1 |
0,73 |
|
3 |
0,74 |
0,03 |
1 |
0,73 |
|
среднее |
0,73 |
0,03 |
1 |
0,73 |
|
99 |
1 |
0,22 |
0,07 |
0,98 |
0,21 |
2 |
0,24 |
0,03 |
0,99 |
0,24 |
|
3 |
0,19 |
0,13 |
0,96 |
0,18 |
|
среднее |
0,22 |
0,08 |
0,98 |
0,21 |
Вывод
По результатам испытаний выяснили, что резиновая смесь 98, содержащая в качестве наполнителя мел имеет большую пластичность по сравнению с резиновой смесью 99. На пластичность резиновых смесей оказывает влияние химическая природа наполнителей (тех. углерод в отличие от мела снижает пластичность).
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
29465. | Метод среднего арифметического в числовых рядах | 44.37 KB | |
Утверждение: Сумма расходящегося ряда равна по методу средних арифметических. Итого и ряд имеет сумму по методу средних арифметических. [править]Необходимый признак Из предыдущего пункта вытекает необходимый признак: Утверждение: Если ряд суммируется методом средних арифметических то . | |||
29466. | Функциональные последовательности и функциональные ряды. Понятие равномерной сходимости | 23.15 KB | |
Понятие равномерной сходимости Равномерная сходимость функционального ряда Пусть функции комплексной переменной z. Важнейшим понятием для теории таких рядов является понятие равномерной сходимости. Желание избавится от z и приводит к понятию равномерной сходимости функционального ряда. Каждое значение x ∈ I для которого последовательность 3 имеет некоторый конечный предел принадлежит области сходимости этой последовательности. | |||
29470. | Необходимый признак сходимости(расходимости) гармонического ряда | 23.45 KB | |
Необходимый признак сходимостирасходимости гармонического ряда Необходимый признак сходимости ряда. Если то ряд расходится это достаточный признак расходимости ряда. Также следует запомнить понятие обобщенного гармонического ряда:1 Данный ряд расходится при . Еще раз подчеркиваю что почти во всех практических заданиях нам совершенно не важно чему равна сумма например ряда важен сам факт что он сходится. | |||
29471. | Признак Даламбера в предельной и непредельной форме | 168.98 KB | |
При́знак дАламбе́ра или Признак Даламбера признак сходимости числовых рядов установлен Жаном дАламбером в1768 г. Если для числового ряда существует такое число что начиная с некоторого номера выполняется неравенство то данный ряд абсолютно сходится; если же начиная с некоторого номера то ряд расходится. Признак сходимости дАламбера в предельной форме[править] Если существует предел то рассматриваемый ряд абсолютно сходится если а если расходится. Если то признак д′Аламбера не даёт ответа на вопрос о сходимости ряда. | |||
29472. | Признак коши (радикальный) | 15.45 KB | |
Радикальный признак Коши: Рассмотрим положительный числовой ряд .в При признак не дает ответа. Нужно использовать другой признак. | |||