ASTM D412 弹性体拉伸测试

ASTM D412 是测定硫化（热固性）橡胶和热塑性弹性体拉伸性能的最常用标准。该系列的化合物用于制造各种消费品，例如轮胎、足球和橡皮筋。该系列还生产高度专业化的材料，例如航天飞机上的 O 形圈，这些材料必须在极端环境条件下可靠地工作。
本指南旨在向您介绍 ASTM D412 拉伸测试的基本要素，并将概述所需的材料测试设备、软件和样品。

ASTM D412 测量材料在拉伸应变下的弹性，以及测试后材料不再受到应力时的行为。 ASTM D412 在万能试验机（也称为拉伸试验机）上以 500 ± 50 mm/min 的速率进行，直至样品失效。尽管 ASTM D412 测量许多不同的拉伸性能，但以下是最常见的：
拉伸强度——拉伸样品至破裂时所施加的最大拉伸应力。
给定伸长率下的拉伸应力——将测试样本的均匀横截面拉伸至给定伸长率所需的应力。
极限伸长率——在持续拉伸应力的作用下发生断裂时的伸长率。
拉伸永久变形——样品被拉伸并允许以指定方式缩回后剩余的延伸量，以原始长度的百分比表示。

标本
ASTM D412 描述了两种测试方法，具体取决于样本类型。请注意，这两种测试方法不会产生相同的结果。测试方法 A 使用“哑铃”或“狗骨头”形状的样本，而测试方法 B 则设计用于环形样本。测试方法 A 比测试方法 B 更常用。狗骨样品必须从注塑片材或板材上模切而成。板材的挤压方向很重要，因为它会在材料中产生微妙的纹理图案。为了保持一致性，所有样品的纵向部分应平行于纹理进行切割。

样品测量
ASTM D412 测试有六种允许的狗骨试样类型和两种允许的切割环试样类型。最常测试的形状是模切 C 型狗骨试样，其要求总长度为 115 毫米（标距长度为 25 毫米）、宽度为 6 毫米、厚度为 3 毫米。试样的厚度必须测量3次，以中间值作为合格值。
为了确保符合标准，用于 ASTM D412 测试的所有样本都必须根据 ASTM D3767 使用千分尺进行测量。自动样本测量设备允许操作员将最多两个千分尺或测量设备连接到计算机，并将数据直接输入到软件中。这消除了操作员输入错误的机会并提高了效率。

样本对齐
为了正确测试，样品必须垂直于钳口面，不得倾斜。样本未对准可能会导致测试结果发生重大变化，因此应采取适当的措施以确保每次测试时样本均一致对齐。
解决未对准的一种方法是使用与样本宽度接近的钳面，从而相对容易目视调整对准。防止错位的最简单方法是使用直接安装在夹具主体上的样本对齐装置。这是一个简单的杆，提供可调节的停止点，以便操作员可以轻松地看到他们的样本已正确对齐。

握把
一旦将夹具紧固到弹性体样本上以准备进行测试，就会经常施加不必要的压缩力。这些力虽然很小，但如果处理不当，可能会干扰测试结果。重要的是，在插入样本后不要平衡它们，因为这会导致结果偏移。 Bluehill Universal 材料测试软件可进行编程，以标准化多个样本上的力并消除任何松弛或压缩力，确保样本之间的结果一致。 6800 系列万能试验机上提供的样本保护功能旨在防止在定义测试操作限制之前的测试设置阶段对样本或系统造成损坏。打开后，样本保护会自动调整横梁，将任何不需要的力保持在一定限度内。

随着弹性体样品拉伸，其厚度会减小。因此，ASTM D412 建议使用自动收紧的夹具。钳口面上一致且均匀的压力可确保变薄的样品在测试过程中不会从夹具中滑落。带有锯齿面的侧动气动夹具对于测试弹性体非常有效。使用气动夹具时，进气压力会自动调节，即使在测试过程中样品厚度发生显着变化，夹持力也能保持恒定。另一个有效的选择是使用自紧式滚轮夹具，它在测试过程中使用弹簧对样品施加恒定压力。对于使用 ASTM D12 测试方法 B 的用户，可以使用我们的 O 形圈夹具测试 O 形圈样本。这些夹具通过在上部和下部夹具上使用旋转轴来防止局部应力集中。

引伸计
尽管标准不要求使用引伸计，但建议进行应变测量以获得最准确和可重复的结果。由于样本伸长超出标距，基于十字头行程的应变测量可能不太准确。长行程引伸计设计用于弹性材料，也可通过样品断裂来使用。刀刃上的可调节夹紧力可减少样品过早失效。该引伸计可以从仅一英寸的标距测量高达 3,000% 的应变。
标准或高级视频引伸计 2 等非接触式引伸计是弹性材料最理想的选择。它特别适合易碎或需要环境室进行测试的样本。非接触式视频引伸计具有减少由于操作员干扰而导致的结果差异的额外优势，并提高具有高吞吐量需求的实验室的效率。

环境室
根据 ASTM D412 测试的弹性体通常适合未来在非环境条件下使用。由于环境条件对弹性体的拉伸性能有很大影响，因此必须注意确保测试条件模拟预期的最终用途应用的条件。测试速度、温度、湿度、样品尺寸和预测试条件都会对测试结果产生显着影响，必须对其进行控制，以便测试产生有用的数据。为了确保这些元素模拟材料的最终用途应用，ASTM D412 经常在可以使用加热或冷却（液氮或二氧化碳）的环境室内进行。

环境室使操作员能够在整个测试期间监控室内的温度。此外，可以设置浸泡时间和温度，以确保所有样品在测试开始前都得到适当的调节。