Способ определения прочности клеевого соединения резины с металлом

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 33/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)1341587 (21) 4633225/05 (22) 05,01.89 (46) 15,03.93. Бюл. ¹ 10 (71) Днепропетровский филиал Научно-исслер овательского института эластомерных материалов и изделий (72) M.Ñ.Õoðîëüñêèé и В.Б.Тишко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 341587, кл. G 01 N 33/44, 1984. (54 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ.

КЛЕЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ РЕЗИНЪ| С МЕТАЛЛОМ (57) Использование: для лабораторных ис; пытаний, является усовершенствованием способа по авт,св, ¹ 1341587. Сущность изабретения; резинометаллический обра-, зев вулканизуют в пресс-форме по режиму вулканизации (температура 1430С, давлениб прессования 5,5 МПа, время 150 мин).

Исходная резина — на основе каучуков СКИ3 и СКМС-10 и имеет относительное удлинение 960 и условную прочность 12,2 МПа.

Пр и 143 С подвергают растяжению до 100 Д деформации, Охлаждают до комнатной темпе| атуры. Освобождают от растягивающего усй/1ия. Образцы делят на три группы. Нагру1кают растягивающим усилием, равным

Изобретение относится к лабораторныМ способам испытаний, в частности, к способу определения прочности клеевого соединения резины с металлом, и является усовершенствованием известного способа, описанного в авт.св. ¹ 1341587, Целью изобретения является прогнозироцание прочности клеевого соединения резины с тонкостенной арматурой или ар„„. Ж„„1802317 А2 эксплуатационной нагрузке. Выдерживают их при 70 С в течение 20 сут (при температуре и времени, имитирующих ускоренные сроки хранения и эксплуатации). При этом нагрузка каждой группы составляет 110Н, 80Н и 50Н, соответственно. Образцы охлаждают до температуры эксплуатации изделия. Кондиционируют и подвергают растяжению до разрушения. Для получения максимального срока сохранения целостности клеевого соединения в резинометаллическом изделии часть образцов выдерживают при температуре, имитирующей условия эксплуатации и хранения до разрушения. По полученным данным строят тарировочный график зависимости относи- 3 тельной прочности связи резины с металлом от времени выдержки при каждой нагрузке.

Максимальный срок сохранения целостности клеевого соединения при усилиях 110Н, 80Н и 50Н составляет 30, 35 и 42 сут, что эквивалентно 9,11 и 13 годам хранения и эксплуатации. После выдержки образцов при 70 C в течение 20 сут, что соответствует

6 годам хранения и эксплуатации, прочность связи резины с металлом снижается от «0 исходной на 46, 30 и 18 Р . 1 з,п. ф-лы, 5 ил., 4 табл. Од

° asak !

1 метуры с рвзнотовотинным резиновым ле- Ы крытием при заданных нагрузках и времени хранения и эксплуатации, а также прогнозирование максимального срока хранения целостности клеевого соединения в.рез|1нометаллическом изделии.

Цель достигается тем, что в способе определения прочности клеевого соединения резины с металлом по авт.св, ¹1341587,,по

1802317 которому испытуемый образец вулканизуют в пресс-форме по режиму вулканизации изделия, подвергают предварительному растяжению при температуре вулканизации, после чего охлаждают до комнатной температуры, освобождают от растягивающего усилия, кондиционируют, подвергают растяжению до разрушения и по отношению силы отрыва к площади поперечного сечения образца оценивают прочность клеевого соединения резины с металлом, согласно изобретению Z образец перед кондиционированием нагружают растягивающим усилием, нагревают до температуры и выдерживают в течение времени, имитирующего ускоренные сроки хранения и эксплуатации резиноармированного изделия, после чего образец охлаждают до температуры эксплуатации и освобождают от растягивающего усилия. При необходимости прогнозирования максимального срока сохранения целостности клеевого соединения в иэделии образец выдерживают при условиях, имитирующих ускоренные сроки хранения и эксплуатации, до разрушения.

Предложенный способ отличается от основного изобретения по авт.св. М 1341587, тем, что, в нем образец перед кондиционированием нагружают усилием, нагревают до температуры и выдерживают в течение времени, имитирующего ускоренные сроки хранения и эксплуатации резинометаллического изделия, после чего образец охлаждают до температуры эксплуатации и освобождают от растягивающего усилия, Для прогнозирования максимального срока сохранения целостности клеевого соединения в иэделии образец выдерживают при условиях, имитирующих ускоренные сроки хранения и эксплуатации, до разрушения.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец, состоящий из двух металлических дисков 1 и резинового цилиндра 2 (фиг.1), вулканизуют в пресс-форме по режиму вулканизации иэделия, в котором необходимо оценить прочность связи клеевого соединения резины с металлом, и извлекают из пресс-формы. При температуре вулканизации образец подвергают предварительному растяжению йа заданную величину деформации (такой заданной величиной может быть, например, прогиб металлического элемента после опескоструивания или разница усадки резины между самым большим и самым малым объемами резинового массива в изделии от нуля до его максимального значения с определенным шагом). С целью исключения погрешности

По результатам испытаний образцов при различных усилиях Р, Р2, Рз и т,д. строят тарировочные графики (фиг.5) зависимости отношения прочности 0 "связи клеевого соединения резины с металлом после выдержки образца в условиях, имитирующих хранение и эксплуатацию объекта, к,прочности Ф связи клеевого соединения резины с металлом в образце, охлажденном до комнатной температуры от времени выдержки, Причем Р1>Р2>Рз, что соответствует кривым 1,2,3 (фиг.5). по температуре в процессе растяжения образца приспособление, в котором растягивают образец, предварительно подогревают до температуры вулканизации образца. После достижения заданной деформации растяжения образец охлаждают до комнатной температуры, освобождают от растягивающего усилия и фиксируют высоту резинового цилиндра Н - Н,. За характеристику исходного состояния принимается межцентровое расстояние А=А между отверстиями

3 в дисках 1.

Образец в начальном состоянии имеет следующие параметры (фиг.1); температура

15 образца Т0 равняется комнатной температуре (То=Тих), время имитации хранения и эксплуатации t= О, растягивающее усилие Р=О.

Затем образец нагружают заданным усилием P=-P>. равным по величине эксплу20 атационной нагрузке резинометаллического изделия (РМИ) в течение всего гарантийного срока, хранения и эксплуатации объекта, где будет установлено

РМИ, нагревэютдотемпературы, имитирующей ускоренные сроки хранения и эксплуатации объекта (Т=Ти э) и выдерживают при заданной температуре в течение времени, имитирующего ускоренные сроки хранения и эксплуатации, т= 7,х . При

30 этом высота резинового цилиндра Н = H а межцентровое расстояние А = A» э (фиг.2), причем Н > Н . Ти э>Ти Аихэ>Аи.

После достижения заданной выдержки т = т»,, образец охлаждают до температуры эксплуатации {Т = Тэ) (фиг.3) и освобождают от осевого растягивающего усилия, Образец стремится восстановить свое первоначальное состояние, однако за счет необратимых о деформаций Н < Н . >Ни и Аихэ<А, >А .

Охлажденный до температуры эксплуатации (T = Тэ) образец после кондиционирования подвергают растяжению усилием Р> до разрушения (фиг.4) и по отношению силы отрыва к площади поперечного сечения об45 разца оценивают прочность связи клеевого соединения резины с металлом.

1802317

Для определения максимального срока хранения целостности клеевого соединения в резиноармированном изделии образец при эксплуатационной нагрузке нагревают до температуры и выдерживают 5 в течение времени, имитирующего ускоренные сроки хранения и эксплуатации резиноармированного изделия, до его разрушения.

В связи с тем, что уровень прочности клеевого соединения зависит от типа адге- 10 зива, эластомера, состава резиновой смеси и материала арматуры, тарировочный график целесообразно строить в относительных величинах.

Пример 1. Из резины, имеющей 15 относительное удлинение 960 и условную прочность при растяжении 12,2 МПа (резина на основе каучуков СКИ-3 и СКМС-10), изготавливают образцы по режиму вулканизации изделия (максимальная температура 20 вулканизации 143 С, давление прессования

5,5 МПа, время вулканизации 150 мин), при температуре вулканизации подвергают растяжению до 100, деформации, охлаждают др комнатной температуры и освобождают 25 от растягивающего усилия.

Затем образцы делят на несколько групп (в зависимости от поставленной задачи), нагружают эксплуатационным усилием

Р1>Р2>Рз с шагом 30Н, нагревают до темпе- 30 ратуры Т»э (в данном случае 70 С), выдерживают под усилием растяжения в течение времени, имитирующего различные сроки хранения и эксплуатации резинометаллических изделий, после чего образец охлаждают 35 до температуры эксплуатации изделия, кондиционируют, подвергают растяжению до разрушения.

Для получения максимального срока сОхранения целостности клеевого соеди- 40 нения в резинометаллическом изделии

t пах, т m». т max часть образцов при тех же

Р1 Р2 Р3 уСилиях Выдерживают при температуре Тихэ до разрушения.

По полученным данным строят тарировоч- 45

О ь ный график в виде зависимости —" = (nxs) .

Оо

Кривые 1,2,3 соответствуют усилиям Р1, Р2 и Рз, равным 110Н, 80Н и 50Н соответственно.

Таким образом, используя тарировочные графики, можно прогнозировать прочность клеевого соединения при различных соокэх хранения и эксплуатации изделия.

Например, после выдержки образцов при температуре 70 С в течение 20 сут, что соответствует 6 годам хранения и эксплуатацйи, при усилиЯх P1, Р2 и Рз прочность сВЯзи рамзины с металлом снижается от исходной на 46, 30 и 18 соответственно, Максимальный срок сохранения целостности клеевого соединения при усилиях Р1. Рг и Рз составляет 30, 35 и 42 сут, что эквивалентно 9, 11 и 13 годам хранения и эксплуатации.

На фиг.5 приведены результаты определения прочности связи g, g2, g з, g4 (г = p, разрушение) клеевого соединения в темплетах при усилии Р2 (черные точки), что удовлетворительно согласуется с данными, полученными на образцах (табл.1).

Прочность связи резины с металлом при отрыве по ГОСТ 209 — 75 составляет 3,2 МПа (характеризует адгезионные свойства материала). сго — прочность связи резины с металлом в образцах до выдержки их в условиях, имитирующих хранение или эксплуатацию, определенная по способу, описанному в авт.св, hh 1341587, при деформации растяжения 100, составляет 2,5 МПа.

В табл,2 приведены данные изменения относительной прочности клеевого соедМнения образца от времени выдержки.

Пример 2. Из резины на основе каучуков СКН-18 и СКН-26, основные физико-механические характеристики которой приведены в табл,3, изготавливают 40 шт. образцов по режиму вулканизации изделия, приведенному в примере 1.

Все 40 образцов растягивают до 100 деформации при температуре вулканизации, охлаждают до комнатной температуры и освобождают от растягивающего усилия.

Затем образцы делят на 3 группы; первую группу в количестве 8 образцов оставляют в качестве контрольной, вторую группу подвергают растяжению усилием 50Н, третью

80Н. Последние две группы помещают в термостат с температурой 90 С и по 4 образца с каждой группы подвергают разрушению при растяжении после выдержки 5,7,10 и 15 сут. Результаты испытаний приведены в табл.4.

Из приведенных в табл.4 данных следует, что максимальный срок сохранения целостности клеевого соединения при растягивающих усилиях 50 и 80Н составляет

17 и 11 суток, которые эквивалентны 18 и

11,5 годам хранения и эксплуатации, соответственно. После выдержки в течение 10 суток, что эквивалентно 10,5 годам хранения и эксплуатации, прочность связи резины с металлом снижается от исходной при нагрузке 50Н на 32%, при нагрузке 80Н— более, чем на 90 .

Формула изобретения

1. Способ определения прочности клеевого соединения резины с металлом по

1802317 хранения и эксплуатации, после чего образец охлаждают до температуры эксплуатации и освобождают от растягивающего усилия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью прогнозирования максимального срока сохранения целостности клеевого соединения в резинометалличе10 ском изделии, образец выдерживают в условиях, имитирующих ускоренные сроки хранения и эксплуатации, до разрушения.

Таблица 1

Таблица

Сроки хранения и эксплуатации. годы

Прочность связи с металлом (о ) при нагрузке 11О

Н, МПа

Относительная прочность связи резины с метвплом (осго ) при нагрузке

80 Н

Относительная прочность связи резины с металлом (+f/< î ) при нагрузке

110 Н

Прочность связи резины с металлом (о .) при нагрузке 80

Н, МПа

Относительная прочность связи резины с металлом (а„/а ) при нагрузке

50 Н

Прочность связи резины с металлом (ок) пр» нагрузке 50

Н. МПа

8ремя выдержки. сут

2,25

1.75

0.63

0,81

0.55

3,2

6.4

9.6

12,8

0.90

0,70

0.25

2,38

2,00

1.63

0.13

0,95

0,80

0.65

0.05

2,03

1.8

50 разрушился после 30 сут разрушился после 30 cd разрушился после 42 сут

Таблица 3

Таблица 4

Время выдержки, сут

Прочность связи резины с металлом (o; ) при нагрузке 50

Н, МПа

Относительная прочность связи резины с металлом (gtloo ) при нагрузке

50 Н

Прочность связи резины с металлом (o -„) при нагрузке 80

Н, МПа

Сроки хранения и эксплуатации,годы

7

5,0

4,8

3,6

0,6

0,94

0,90

0,68

0,11

4,6

3,7

0,3

0,87

0,70

0,06

5,5

7,5

10,5

16,0

20 аз шился после 17 с ок автсв. %1341587, отличающийся тем, что, с целью прогнозирования прочности клеевого соединения резины с тонкостенной арматурой или арматуры с разнотолщинным резиновым покрытием при заданных нагрузках и времени хранения и эксплуатации, образец перед кондиционированием нагружают растягивающим усилием, равным эксплуатационной нагрузке резинометаллического изделия, нагревают до температуры и выдерживают в течение времени, имитирующего ускоренные сроки его

Относительная прочность связи резины с металлом (О-„/00 ) при нагрузке

80 Н разрушился после 11 суток

1802317

1802317

Составитель Л.Реутова

Техред М.Моргентал Корректор П,Гереши

Редактор В.Трубченко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 847 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5