Испытания резины при повышенных температурах

При повышенных температурах может менять свои свойства: размягчаться, терять упругость, истираться, ускоренно стареть или разрушаться. Особенно это актуально для изделий, работающих в условиях нагрева — от автомобильных уплотнителей, шлангов для теплоизоляции кабелей, элементов промышленного оборудования до автомобильных шин или шасси самолетов. Чтобы определить границы термостойкости и предсказать поведение резины при эксплуатации в условиях плюсовых температур, материал подвергается лабораторным испытаниям.

В условиях нагрева резина может терять эластичность, выделять летучие химические соединения, разрушаться или претерпевать необратимые деформации. Механические имитационные испытания резины позволяют выявить эти пороговые физические состояния материала до того, как товары резинотехнического происхождения попадут в эксплуатацию. Тестирование опытных проб резины очень важно при разработке новых марок и рецептур резины, в рамках контроля качества серийной продукции, для оценки старения материала под воздействием температуры, при сертификации и испытаниях резины на соответствие ГОСТ и ТУ, в проектах с повышенными тепловыми нагрузками.

Основополагающим принципом лабораторных испытаний резины под воздействием нагрева является итоговое понимание характера поведения материала в заданных условиях. То есть как происходят изменения прочности и удлинения резины после термостатирования, как меняется степень старения изделий. Анализируется устойчивость резины как материала к тепловой деформации, поведение при циклическом нагреве и охлаждении или способность сохранения геометрии, массы и внешнего вида.

Анализ этих параметров помогает сделать вывод о пригодности конкретной резины к эксплуатации в диапазоне температур от +40 °C до +250 °C и выше, в зависимости от состава. Особенно это важно при работе с термостойкими марками, содержащими силиконы, фторкаучуки и другие специальные добавки.

ВЕДУЩИЕ ИСПЫТАНИЯ И МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ РЕЗИНЫ В УСЛОВИЯХ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ

1. Испытания на термостойкость.
   Образцы выдерживаются в термокамерах при определённой температуре от нескольких часов до нескольких суток. После нагрева оцениваются механические характеристики: разрывная прочность, относительное удлинение, остаточная деформация.

2. Оценка старения резины
   Проводится путём длительного нагрева при постоянной температуре, часто – с последующей проверкой на растяжение, сжатие или изгиб. Метод позволяет выявить снижение свойств резины со временем.

3. Тестирование на тепловую деформацию.
   Оценивается изменение формы изделия после выдержки под нагрузкой при повышенной температуре. Важно для манжет, прокладок и других деталей, подверженных давлению.

4. Циклическое нагревание / охлаждение.
   Имитирует условия эксплуатации с переменной температурой — например, в моторных отсеках или на открытом воздухе. Выявляет усталостные изменения структуры материала.

Базовые нормативные документы, регламентирующие требования к испытаниям резины:

1. ГОСТ ISO 188-2013. Технический стандарт спроектирован для исследования теплостойкости резины и резиновой продукции, определения способности резины сопротивляться ускоренному термостарению. При испытаниях на теплостойкость образцы подвергают влиянию повышенной температуры, аналогичной температуре эксплуатации резинового изделия. При испытаниях на ускоренное старение образцы подвергают воздействиям более высоких температур в сравнении с температурой конечного применения продукта. Это делается с целью получения эффекта естественного старения изделия из резины в сжатые сроки. Суть испытаний следующая – образцы помещают в термостат, нагретый до заданной температуры, и выдерживают в течение заданного времени. Термостат должен обеспечивать равномерную циркуляцию воздуха, исключать влияние света. Далее образцы резины подвергаются испытаниям с определением исследуемых показателей в условиях «до старения» и «после старения».
   
   
2. ГОСТ 270-75. Декларирует правила и методы тестирования резины на разрыв в условиях нарастания статической растягивающей силы. Образцы в виде двухсторонних лопаток вырубаются штанцевым ножом на механическом или гидравлическом прессе. Далее подготавливаются к исследованиям и монтируются в захватах по установочным меткам. Каретки экстензометра подводятся в испытательную зону, а зажимы фиксируются на базовом участке образцов. Испытания проводят при повышенных температурах из рекомендуемого стандартом ряда: 70 ℃, 100 ℃, 125 ℃, 150 ℃, 200 ℃, 250 ℃. В результате тестирования получают силу разрыва и условную прочность лопаток резины, условное напряжение при любом удлинении, абсолютное удлинение разрыва, относительное удлинение при разрыве.
   
   
3. ГОСТ 26365-84. Определяет порядок схем тестирования эластомеров при повышенных температурах и служит для изучения их усталостной выносливости. Различают следующие режимы тестирования резины – растяжение до разрыва; циклические нагружения в направлениях растяжения и сжатия; возвратное растяжение по гистерезису. Испытания резины при повышенных температурах проводят на разрывных электромеханических стендах, снабженных термокамерами. Значения температур берутся либо из документации на резину, либо из ряда 55 ℃, 70 ℃, 85 ℃, 100 ℃, 125 ℃. Показатели усталости резины выявляют по логарифмическому графику зависимости усталостной выносливости от деформации.
   
   
4. ГОСТ Р ИСО 815-1-2017. В стандарте изложен способ определения остаточной деформации резин и термоэластопластов при сжатии. Здесь нам интересны испытания при повышенных температурах (методы А, В и С). Задействуют специальное механическое приспособление сжатия, состоящее из компрессионных плит, и термостат. Температуру испытания выбирают из ряда 40 ℃, 55 ℃, 70 ℃, 85 ℃, 100 ℃, 125 ℃, 150 ℃, 175 ℃, 200 ℃, 225 ℃, 250 ℃. Остаточную деформацию рассчитывают, исходя из значений толщин образца до испытания и после восстановления с учетом толщины проставки.

Второстепенные стандарты, связанные с тестами резины:

• ГОСТ 9.030-74 – Метод испытаний резины на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред;
• ГОСТ 9.707-81 – Метод ускоренных испытаний полимеров на климатическое старение;
• ГОСТ 20403-75 – Метод определения твердости резины в международных единицах (от 30 до 100 IRHD).

ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ РЕЗИНЫ

• универсальные испытательные машины РКМ, РКМ svo, X-PRO – для оценки прочностных и деформационных характеристик резины после термонагрузки;
• программное обеспечение Prof IT для управления испытательными приборами, расчета и анализа характеристик по диаграммам Нагрузка-Деформация или Напряжение-Деформация;
• камеры термостатирования и воздушные печи СКС – для равномерного прогрева и выдержки образцов при температуре;
• программный продукт для задания, управления и регуляции процесса термостатирования температурной камеры;
• фиксаторы и захваты (клещевые Р.ЗРК, тисочные Р.ЗТТ, эксцентриковые Р.ЗЭ) – для прочного удержания образцов резины при растяжении или циклических проверках резины при нагружении и разгружении;
• экстензометры ИДК Д – для контроля деформации и удлинения резины;
• прочее оборудование для климатических испытаний – при необходимости совмещения нагрева с влажностью, воздействием среды, окислением.

КОМУ ВАЖНЫ ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ РЕЗИНЫ

Испытания резины на термопрочность и тепловую деформацию на разрывных машинах, оснащенных термоклиматическими камерами, актуальны для производителей автокомпонентов, шлангов, ремней, кабелей, предприятий химической, нефтегазовой и пищевой промышленности, лабораторий, занимающихся подбором рецептур и модификацией эластомеров, отделов входного контроля и технической экспертизы, инженеров, работающих с изделиями для горячих цехов, наружных установок, двигателей.

Термоиспытания позволяют убедиться, что резина не растрескается, не «поплывёт» и не разрушится при контакте с горячими поверхностями, потоками воздуха или при нагреве от оборудования, в том числе при приложении силовых воздействий.

Фирма Эталон-Профит предлагает комплексные решения для проверок эластомеров и изделий из резины: от испытательных термостатов с программируемыми параметрами нагрева до испытательных машин, регистрирующих изменения деформации и прочности резины после нагрева. Всё оборудование соответствует ГОСТ и международным стандартам, адаптировано под российские условия и задачи. Мы не просто продаём испытательные установки и нагревательные камеры – мы сопровождаем их комплексное внедрение в вашу деятельность, проводим настройку оборудования, подготовку к эксплуатации, обучаем персонал и гарантируем высокий уровень сервиса и контроля.

Контакты Эталон-Профит +7 (4932) 57-43-34, office@etalon-profit.ru.