Способ определения прочности клеевого соединения резины с металлом

(51)5 6 01 М 33/4 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯЫ лабораторчастности, к ти клеевого , и является ого способа,овым повремени прогноранения в резйно 7,ся прогнозисоединения турой или аробе опинения 587, по ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(711 Днепропетровский филиал Научно-исслеровательского института эластомерных материалов и изделий(56) Авторское свидетельство СССР ч. 341587, кл. О 01 М 33/44, 1984.(57) Использование: для лабораторных ис; пытаний, является усовершенствованием способа по авт,св, Ф 1341587. Сущность изабретения; резинометаллический обра-, зев вулканизуют в пресс-форме по режиму вулканизации (температура 1430 С, давлениб прессования 5,5 МПа, время 150 мин). Исходная резина - на основе каучуков СКИ и СКМСи имеет относительное удлинение 9600 и условную прочность 12,2 МПа. Прц 143 С подвергают растяжениюдо 100 5 де(рормации, Охлаждают до комнатной темпеатуры. Освобождают от растягивающего усй/)ия. Образцы делят на три группы, Нагру)кают растягивающим усилием, равным Изобретение относится ныМ способам испытаний, в способу определения прочно соединения резины с металло усоЬершенствованием известн опИсанного в авт.св, М 134158Целью изобретения являет роцание прочности клеевого резины с тонкостенной арма 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 110 Н, 80 Н и 50 Н, 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 относительной прочности связи резины с металлом от времени выдержки при каждой нагрузке.Максимальный срок сохранения целостности клеевого соединения при усилиях 110 Н, 80 Н и 50 Н составляет 30, 35 и 42 сут, что Я эквивалентно 9,11 и 13 годам хранения и эксплуатации. После выдержки образцов при 70 С в течение 20 сут, что соответствует 6 годам хранения и эксплуатации, прочность связи резины с металлом снижается от СР исходной на 46, 30 и 18;6. 1 з,п. ф-лы, 5 ил., Ы 4 табл, Одива матуры с разнотолщинным резин крытием при заданных нагрузках и хранения и эксплуатации, а также зирование максимального срока х целостности клеевого соединения металлическом изделии.Цель достигается тем, что в спо ределения прочности клеевого сое резины с металлом по авт.св, ч. 134которому 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 2 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, тей, 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 разрущения.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 погрешности50 55 По результатам испытаний образцов при различных усилиях Р 1, Р 2, 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 0" связи клеевого соединения резины с металлом в образце, охлажденном до комнатной температуры от времени выдержки, Причем Р 1 Р 2 Рз, что соответствует кривым 1,2,3 (фиг.5). по температуре в процессе растяжения образца приспособление, в котором растягивают образец, предварительно подогревают дотемпературы вулканизации образца, После5 достижения заданной деформации растяжения образец охлаждают до комнатнойтемпературы, освобождают от растягивающего усилия и фиксируют высоту резинового цилиндра Н - Н За характеристикуисходного состояния принимается межцентровое расстояние А=Аи между отверстиями3 в дисках 1.Образец в начальном состоянии имеетследующие параметры (фиг.1); температура15 образца Т 0 равняется комнатной температуре (Т 0=Тк), время имитации хранения и эксплуатации т= О, растягивающее усилие Р=О.Затем образец нагружают заданнымусилием Р=-РЭ, равным по величине эксплу 20 атационной нагрузке резинометаллического изделия (РМИ) в течение всегогарантийного срока, хранения и эксплуатации объекта, где будет установленоРМИ, нагревэютдотемпературы, имитирующей ускоренные сроки хранения и эксплуатации объекта (Т=Тихэ) и выдерживаютпри заданной температуре в течение времени, имитирующего ускоренные срокихранения и эксплуатации, т= 7 ихэ . При30 этом высота резинового цилиндра Н = Н, амежцентровое расстояние А = Аихэ (фиг.2),причем Н,.Ни, ТиэТи АихэАи.После достижения заданной выдержкит = т, образец охлаждают до температуры35 эксплуатации (Т = Тэ) (фиг.3) и освобождаютот осевого растягивающего усилия, Образецстремится восстановить свое первоначальное состояние, однако за счет необратимыходеформаций НН, Ни и АиэА, Аи.40 Охлажденный до температуры эксплуатации (Т = Тэ) образец после кондиционирования подвергают растяжению усилием Ррдо разрушения(фиг.4) и по отношению силыотрыва к площади поперечного сечения об 45 разца оценивают прочность связи клеевогосоединения резины с металлом, 180231730 35 сохранения целостности клеевого соединения в резинометаллическом изделиипах, т щах, 7 вах часть образцов при тех жеР 1 Р 2 РЗ 45 50 55 Для определения максимального срока хранения целостности клеевого соединения в резиноармированном изделии образец при эксплуатационной нагрузке нагревают до температуры и выдерживают 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 адгезрва, эластомера, состава резиновой смеси и материала арматуры, тарировочный график целесообразно строить в относительных величинах.П р и м е р 1. Из резины, имеющей относительное удлинение 960 ои условную прочность при растяжении 12,2 МПа (резина на основе каучуков СКИи СКМС), изготавливают образцы по режиму вулканизации изделия (максимальная температура аул канизации 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 от растягивающего усилия. Затем образцы делят на несколько групп (в зависимости от поставленной задачи), нагружают эксплуатационным усилием Р 1 Р 2 Рэ с шагом ЗОН, нагревают до температуры Тихэ (в данном случае 70 С), выдерживают под усилием растяжения в течение времени, имитирующего различные сроки хранения и эксплуатации резиометаллических изделий, после чего образец охлаждают до температуры эксплуатации изделия, кондиционируют, подвергают растяжению до разрушения, Для получения максимального срока усилиях выдерживают при температуре Тиха до разрушения.По полученным данным строяттарировочОъный график в виде зависимости - " = Е(ихэ)ХоКривые 1,2,3 соответствуют усилиям Р 1, Р 2 и Рз, равным 110 Н, 80 Н и 50 Н соответственно.Таким образом, используя тарировочные графики, можно прогнозировать прочность клеевого соединения при различных сроках хранения и эксплуатации изделия. Например, после выдержки образцов при температуре 70 С в течение 20 сут, что соответствует 6 годам хранения и эксплуатации, при усилиях Р 1, Р 2 и Рз прочность связи рамзины с металлом снижается от исходной 5 10 15 20 25 на 46, 30 и 18 соответственно, Максимальный срок сохранения целостности клеевого соединения при усилиях Р 1, Р 2 и Рз составляет 30, 35 и 42 сут, что эквивалентно 9, 11 и 13 годам хранения и эксплуатации.На фиг.5 приведены результаты определения прочностисвязи пт 1, О 2, Отз, д 4 т ( =0 разрушение) клеевого соединения в темп- летах при усилии Р 2 (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, % 1341587, при деформации растяжения 100, составляет 2,5 МПа,В табл,2 приведены данные изменения относительной прочности клеевого соедМ- нения образца от времени выдержки.П р и м е р 2. Из резины на основе каучуков СКНи СКН, 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 50 Н, третью 80 Н. 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 80 Н 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 50 Н на 32 о , при нагрузке 80 Н - более, чем на 900 .Формула изобретения 1. Способ определения прочности клеевого соединения резины с металлом по1802317 хранения и эксплуатации, после чего образец охлаждают до температуры эксплуатации и освобождают от растягивающего усилия.5 2. Способпоп,1,отличающийсятем, что, с целью прогнозирования максимального срока сохранения целостности клеевого соединения в резинометалличе ском изделии, образец выдерживают в условиях, имитирующих ускоренные сроки хранения и эксплуатации, до разрушения. 15 Таблица 1 Табли Относительна прочность свя зи резины с металлом (а 0 ая) при нагрузке110 Н Относительная прочность связи резины с метаплом Прочность свя зи резины с ме. тапломОтпзи оки хранения ксплуатации.годы Время Првы зи Прочность связи с металлом (сг, ) при нагрузке 11 О Н, МПа очность свярезины с ма таплом (ак) при агрузке 50 Н, МПа носительн рочность с резины с таллом,90 70 0,95 0,80 0,65 0.05 2,25 1,75 0,63 2,031.8 2,38 2,00 1.63 0,13 1 О 20 30 40 50 0.2 разрушился после 30 с я после 30 с разр разрушился после Таблица блица Прочностьвязи резиныс металлом(о ) принагрузке 80Н, МПа Время держ сутСроки хранения и эксплуатации,годы Прочность связи резины с металломОтносительная прочность связи резины с металлом,8 ,6 ,6 0 0,5 шился после 17 с авт;св, М 1341587, о т л и ч а ю щ и й с я 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 металлом1802317р ИСоставитель Л.Реутоваэктор В.Трубченко Техред М,Моргентал Корректор П,Гере аказ 847 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101