傳輸帶覆蓋膠耐磨性能試驗(yàn)的可變性
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樣品制備
細(xì)心的樣品制備方法對于在磨損試驗(yàn)中達(dá)到持續(xù)一致的結(jié)果十分巨大。存在許多最佳制備做法，如果執(zhí)行正確，能夠降低導(dǎo)入試驗(yàn)階段的變化量。
● 樣品按鈕尺寸/表面面積 – DIN ISO 4649:2006規(guī)定，使用固定在1,000轉(zhuǎn)/分最小鉆床上的旋轉(zhuǎn)模具從最小厚度為6毫米的固化橡膠塊上切割樣品按鈕，意思就是樣品按鈕的直徑應(yīng)為16毫米±0.2毫米。該參數(shù)特別重要。樣品按鈕的直徑變化會引起最終試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生變化，因?yàn)楸砻婷娣e數(shù)量不同，因此樣品之間的接觸力不同。
例如，按鈕A的直徑為16毫米，表面面積為201平方毫米，但是，按鈕B的直徑為14毫米，表面面積為153平方毫米。對于每個(gè)按鈕，在樣品頭上施加指定的10牛重量，將分別產(chǎn)生49,750帕和65,360帕的接觸力。
人們可以從上述示例得出結(jié)論，按鈕B與砂紙的接觸力更高，應(yīng)導(dǎo)致體積損失更高，這就存在關(guān)于樣品制備的重要暗示，因?yàn)闃悠钒粹o偶爾會呈錐形，一端的直徑與另一端相比微微不同。在實(shí)驗(yàn)室中試驗(yàn)了該理論，圖4顯示了為何樣品按鈕的更大直徑端應(yīng)總是接觸砂紙。與更小直徑側(cè)接觸砂紙?jiān)囼?yàn)相比，將更大直徑側(cè)靠在砂紙上面試驗(yàn)樣品按鈕時(shí)，觀察到出現(xiàn)23立方毫米的體積損失差異。這些結(jié)果支持了上面提供的示例以及DIN ISO 4649:2006標(biāo)準(zhǔn)。
● 固化后停留時(shí)間 - 在固化將要試驗(yàn)的橡膠樣品之后，應(yīng)允許其停留一定時(shí)間，因此可能完成任何殘余固化，板材可以與環(huán)境條件平衡。在作者的質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)頻繁觀察到，在試驗(yàn)之前沒有停留一夜的樣品板，一般產(chǎn)生的結(jié)果在體積損失方面要高15-20個(gè)點(diǎn)。DIN ISO 4649:2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硫化和試驗(yàn)之間的停留時(shí)間是16小時(shí)。
● 固化參數(shù)（時(shí)間、壓力和溫度）- 固化參數(shù)依賴于覆蓋膠，但是，確立之后，應(yīng)將這些參數(shù)持續(xù)一致用于有興趣的覆蓋膠。通常發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果異常的原因是固化時(shí)間不正確、模具壓力不充分或者壓機(jī)溫度控制故障。這三個(gè)參數(shù)中任何一個(gè)參數(shù)的規(guī)格變化都會提供誤導(dǎo)性數(shù)據(jù)，取決于特定偏差而定，會產(chǎn)生耐磨性能提高或降低的錯(cuò)誤認(rèn)識。需要開展正式研究，以量化這些參數(shù)對磨損結(jié)果微分變化的精確影響，但是，如果突然出現(xiàn)結(jié)果有疑問且已經(jīng)從根本原因中排除儀器完整性的問題，則建議操作人員確認(rèn)正在試驗(yàn)覆蓋膠的這些參數(shù)。
● 樣品按鈕溫度 – 正如模制樣品板以后要求保留停留時(shí)間以消除試驗(yàn)結(jié)果的潛在不一致性一樣，試驗(yàn)之前實(shí)際樣品按鈕的溫度也會對最終結(jié)果產(chǎn)生影響。從固化板上切下樣品按鈕時(shí)，由于摩擦起熱原因，切割刀模具溫度增加，這種熱能被傳導(dǎo)入橡膠樣品按鈕之中。
如果連續(xù)制備多個(gè)樣品按鈕，則這種熱量通常會極高，取決于首先或最后切割哪個(gè)按鈕而定，不同按鈕之間也微微不同。DIN ISO 4649:2006建議操作人員使用切割油或濕化劑幫助補(bǔ)救這一問題。或者，在切割之后也讓按鈕冷卻到室溫，以提高一致性。
圖5顯示了按鈕溫度對磨損結(jié)果的影響。從標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠上切割按鈕，將一些按鈕置于30°F的冷凍裝置內(nèi)，將其它按鈕置于150°F烘箱內(nèi)。一小時(shí)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)按鈕并確定最終平均質(zhì)量損失。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫暖和冷卻按鈕之間平均存在大約20毫克的質(zhì)量損失差異，更冷按鈕的質(zhì)量損失增加。（說明：在評審發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)覆蓋膠的三個(gè)樣品按鈕之間存在30點(diǎn)范圍的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員的試驗(yàn)結(jié)果之后，作者建議他們切割三個(gè)新按鈕并讓其在試驗(yàn)之前停留大約10至15分鐘，以讓其與室溫平衡。新結(jié)果的范圍是六，三個(gè)樣品按鈕中兩個(gè)按鈕的數(shù)值相同。）
● 樣品突出深度 – 試驗(yàn)頭中暴露樣品按鈕的突出部分在最終結(jié)果的一致性方面扮演著重要作用。DIN ISO 4649:2006規(guī)定的暴露深度為2.0毫米±0.2毫米。圖6顯示了允許這一深度變化時(shí)對最終結(jié)果的潛在影響。將樣品突出深度從2毫米更改到4毫米，則體積損失增加了50立方毫米。如果沒有制定將試驗(yàn)頭中的每個(gè)樣品按鈕設(shè)置到確切和持續(xù)一致深度的受控方法，則未意識到的操作人員容易在試驗(yàn)結(jié)果中造成變化。為了補(bǔ)救這一問題，新磨損試驗(yàn)設(shè)備一般配有一個(gè)深度定位器，上面帶有一個(gè)2毫米的精確凹入切口，用于在試驗(yàn)之前設(shè)置樣品深度。
● 鎖緊螺母轉(zhuǎn)數(shù) – 將鎖緊螺母持續(xù)一致地?cái)Q緊在樣品固定器上是一個(gè)變量，會對最終試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生巨大變化，因?yàn)榇嬖诓此杀取?
一般來說，在擠壓橡膠樣品并橫向施加力量時(shí)，它與施加力垂直方向或者軸向的位移相應(yīng)，參見圖7，因此造成接觸砂紙的按鈕區(qū)域在擰緊到樣品固定器時(shí)微微凸出。這種軸向分裂的程度依據(jù)在樣品固定器上實(shí)施的擰緊程度變化，同時(shí)也與覆蓋膠相關(guān)。
● 試驗(yàn)之間刷除碎屑 – 樣品運(yùn)行之間的清潔習(xí)慣不一致，不僅會影響結(jié)果的一致性，而且也會人為降低最終數(shù)值，產(chǎn)生相關(guān)覆蓋膠的耐磨性能優(yōu)于實(shí)際性能的感覺。如果操作人員試驗(yàn)一個(gè)樣品按鈕，但在運(yùn)行下一個(gè)樣品按鈕之前沒有從砂紙上刷除研磨的橡膠碎屑，則與第一個(gè)按鈕相比，第二個(gè)按鈕產(chǎn)生的體積損失會更小，因?yàn)樯傲Ｕ掣较鹉z碎屑、研磨性能變差，因此會增加數(shù)據(jù)分散程度以及造成平均結(jié)果不均衡。
為了顯示樣品之間刷除碎屑的重要性，在刷除和非刷除條件下在實(shí)驗(yàn)室中試驗(yàn)了一種耐磨性能卓越的覆蓋膠。選擇了一種耐體積損失性能卓越的覆蓋膠，以表明即使是產(chǎn)生最低數(shù)量橡膠碎屑的覆蓋膠，仍然存在與未刷除砂紙情況下相關(guān)的變化。結(jié)果參見圖9。觀察到刷除試驗(yàn)樣品與未刷除試驗(yàn)樣品之間存在8立方毫米的體積損失差異。這種情況看上去似乎不重要，但是，考慮到相關(guān)覆蓋膠的極低絕對體積損失，八點(diǎn)差異對應(yīng)本示例中未刷除砂紙?jiān)囼?yàn)樣品的體積損失降低40%。
結(jié)論
本文的主題對于一些人來說可能是初級材料，但是，討論的問題以及試驗(yàn)結(jié)果的變化源頭對于業(yè)界的許多操作人員卻是一種令人煩惱的問題。與橡膠產(chǎn)品的其它更復(fù)雜的物理特性試驗(yàn)相比，雖然磨損試驗(yàn)在復(fù)雜性方面十分簡單，但是，只要數(shù)據(jù)的最終用戶將產(chǎn)品性能和使用壽命視為“優(yōu)良”磨損試驗(yàn)數(shù)值的函數(shù)，則將繼續(xù)使用這種試驗(yàn)，因此，涉及此類試驗(yàn)的人員花費(fèi)時(shí)間了解上面的突出變化源頭以及這些因素對結(jié)果一致性的影響十分重要。如果全面了解這些原因和效應(yīng)的關(guān)系，操作人員將能夠在其試驗(yàn)中采取更佳的做法并最終提高一致性。提高一致性時(shí)，將形成更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，共享和比較更可靠，因而關(guān)于橡膠質(zhì)量或制造問題的故障排除和決策對于相關(guān)人員來說是一種更為輕松的任務(wù)。(end)
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