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ASTM D624 橡胶和弹性体撕裂强度测试指南

Testing Various Specimen Dimensions to ASTM D624

如何对硫化橡胶和热塑性弹性体进行撕裂强度测试

ASTM D624 是确定硫化橡胶和热塑性弹性体撕裂强度的常用试验方法。由于经常使用的试样形状，该试验有时也被称为长裤试验、角试验或月牙试验。本指南旨在向您介绍 D624 测试的基本要素，并概述所需的测试设备、软件和试样。但是，计划依据 D624 进行测试的任何人都不应将本指南视为 ASTM 完整测试标准的替代品。

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ASTM D624 是适合我的标准吗？

ASTM D624 提供的测试结果类似于 ISO 34，是另一种测量弹性材料撕裂强度的常用测试方法。尽管 ASTM 和 ISO 标委会目前正在努力缩小这两个标准之间的差异，但其结果还不能被完全视为具有可比性，因此您必须注意确保在特定应用中使用正确的测试标准。 ASTM D624 仅用于测量撕裂强度：任何想要确定弹性体拉伸性能的人都应参考 ASTM D412。

试验系统

ASTM D624 的测试可在台式（双立柱）或单立柱万能材料试验系统上进行，因为横梁量程较小。依照 ASTM D624 进行测试的实验室通常也会依照 ASTM D412 标准进行拉伸测试，为方便起见，通常会在两种测试中使用相同的测试系统。由于弹性体撕裂测试时施加的最大力明显小于弹性体拉伸测试时施加的最大力，因此可以使用不同的载荷传感器。然而 2580 系列载荷传感器因其卓越的载荷范围和测试精度，在大多数应用中可同时满足这两种类型的测试。Instron 的 2580 系列载荷传感器专为 6800 系列材料试验系统设计。

软件是任何试验系统的关键要素，可大大简化测试过程。 Bluehill Universal 软件预设了所有符合最常见的 ASTM 和 ISO 测试标准的试验方法库，包括 ASTM D624、ASTM D412 和 ISO 34。

夹具解决方案

ASTM D624 的最佳夹具类别是提供恒定压力的夹具，如气动平推夹具或自锁紧滚轮夹具。这两种夹具都能防止试样在测试过程中打滑，并能快速插入试样。对于某些材料，也可以使用基础的螺栓夹具。ASTM D624 测试的一个重要因素是每次测试都要将试样垂直对中，并保持在同一位置。众所周知，撕裂测试会产生很大的结果差异，因此必须尽可能消除变数。与其他夹具相比，气动平推夹具的优点是有助于进行试样对中。此外，将夹具与夹面配对，以便于目视对中也非常重要：夹面应与试样保持相同宽度。

为了正确进行试样对中，您需要设置横梁的初始位置使试样的上下边缘与上夹具夹面的上边缘以及下夹具夹面的下边缘对齐。这将确保试样中心与夹具间距中心对中。

1 kN 型号 | 2712-041

5 kN 型号 | 2713-002

试样

在按照该标准进行测试时，首先对试样进行缺口或切割制样，然后在破坏区域形成撕裂，这就是应力集中的部位。 ASTM D624 根据测试的试样类型对撕裂强度做出了两种不同的定义。

本标准规定了 5 种可接受的测试试样：A、B、C、T 和 CP 型。测试 A、B 或 C 型试样时，撕裂强度定义为最大力除以试样厚度。测试 T 或 CP 型试样时，撕裂强度是试样撕裂过程中产生的曲线部分的平均力或中值除以试样厚度。平均值或中值的使用取决于测试材料产生的应力/应变曲线类型。

弹性体的撕裂测试尤为重要，因为大多数弹性体在预期应用中发生断裂或失效都是由于撕裂的产生和扩散造成的。ASTM D624 测试中的五种不同试样类型为实际应用中可能导致撕裂的几何形状和应力集中提供了多种选择。该测试的结果并不是为了量化材料在使用中的撕裂强度，而只是为了了解材料在特定测试条件下的表现。

A、B、C 和 T 型试样均应根据规范中的尺寸使用切割模具制作。CP 型试样应进行模压。对于 A 型和 B 型，还应使用缺口机或模具来切割小口。

由于该测试的结果在很大程度上取决于试样的厚度，因此确保使用符合 ASTM D3767 标准的千分尺精确测量试样至关重要。 ASTM D3767 规定了试样测量设备的公差和精度要求，以及接触面的几何形状和测量时施加到试样上的力。试样测量设备的准确性经常被忽视，却会对测试结果产生重大影响。要实现不间断的工作流程，可选择自动化试样测量设备，将必要的尺寸输入测试软件。

环境箱

根据 ASTM D624 进行测试的弹性体通常会在非常温条件下进行。由于温度条件对弹性体的撕裂强度有很大影响，因此必须注意确保测试条件与预期的最终应用条件一致。测试速度、温度、湿度、试样尺寸和测试前条件都会对测试结果产生显著影响，因此必须加以控制以得出有用的测试数据。为确保这些因素能模拟材料的最终应用，ASTM D624 经常在环境箱中进行，环境箱可加热或冷却（通过 LN2 或 CO2）。

Instron 的 600 系列环境箱使操作人员能够在整个试验过程中监控箱内的温度。此外，保温时间和温度可以在 Bluehill Universal 中设置，以确保所有试样在测试开始前都得到适当的调节。

测试量

对于希望提高测试量的实验室来说，可以对系统设置进行一些修改。自动化试样测量装置和气动夹具都能减少测试操作员的手动输入，从而提高测试效率。虽然 ASTM D624 的测试时间通常较短，但同时按照 ASTM D412 进行测试的实验室可能希望增加每天测试的试样数量。在这种情况下，多工位试验系统可以提供最高的测试量，因为操作人员可以同时进行多达五项测试。也有全自动化试验系统可供选择，其设计包括试样测量、试样加载、测试和移除。这些系统可连续运行数小时，无需操作人员的任何操作。此外，这些系统还有助于减少人为错误造成的测试结果变异性。

举例来说，请观看一段 Instron AT6 自动化试验系统的视频，该系统能够符合 ASTM D624 的要求。该系统配置了一个环境箱，用于在非常温条件下测试弹性体试样。