Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4509:2013 Cao su lưu hóa hoặc nhiệt dẻo - Xác định các tính chất ứng suất - Giãn dài

• Số hiệu: TCVN4509:2013
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2013

E	độ giãn dài	Sy	ứng suất kéo tại giới hạn chảy dẻo
Eb	độ giãn dài khi đứt	TS	cường độ kéo
Ey	độ giãn dài tại giới hạn chảy dẻo	TSb	cường độ kéo đứt
S	ứng suất kéo	Y	giới hạn chảy dẻo

Hình 1 - Minh họa các thuật ngữ kéo

3.6. Độ giãn dài tại ứng suất xác định (elongation at a given stress)

E_s

Độ giãn khi kéo theo chiều dài thử khi mẫu thử chịu một ứng suất kéo xác định.

3.7. Ứng suất tại độ giãn dài xác định (stress at a given elongation)

S_e

Ứng suất kéo theo chiều dài thử cần phải có để sinh ra một độ giãn dài xác định.

CHÚ THÍCH: Trong công nghiệp cao su, định nghĩa này được biết rộng rãi với thuật ngữ “môđun”, và cẩn thận tránh nhầm lẫn với cách sử dụng “môđun” khác biểu thị độ dốc đường cong ứng suất-giãn dài tại độ giãn dài nhất định.

3.8. Ứng suất kéo tại giới hạn chảy dẻo (tensile stress at yield)

...

...

...

Ứng suất kéo tại điểm đầu tiên trên đường cong ứng suất - giãn dài, ở đó có sự tăng độ giãn mà không có sự tăng ứng suất.

CHÚ THÍCH: Điều này tương ứng hoặc với một điểm của góc uốn [xem Hình 1b)] hoặc với điểm cực đại [(xem Hình 1c)].

3.9. Độ giãn dài tại giới hạn chảy dẻo (elongation at yield)

E_y

Ứng suất kéo tại điểm đầu tiên trên đường cong ứng suất – giãn dài, ở đó sự tăng độ giãn không kèm theo sự tăng ứng suất.

CHÚ THÍCH: Xem Hình 1b) và 1c).

3.10. Chiều dài thử của mẫu hình quả tạ (test length of a dumb-bell)

Khoảng cách ban đầu giữa các điểm qui chiếu trong phạm vi chiều dài phần hẹp của một mẫu thử hình quả tạ được sử dụng để đo độ giãn dài.

CHÚ THÍCH: Xem Hình 2.

...

...

...

Mẫu thử tiêu chuẩn, có hình quả tạ hoặc hình vòng xuyến, được kéo trong máy thử kéo tại một tốc độ kéo không đổi của kẹp động hoặc puli truyền động. Số ghi lực và độ giãn dài được ghi lại theo yêu cầu trong lúc mẫu thử được kéo liên tục và khi mẫu thử đứt.

5. Tổng quan

Mẫu thử hình quả tạ và hình vòng xuyến không nhất thiết cho các giá trị như nhau đối với các tính chất ứng suất-giãn dài tương ứng của mẫu. Đó chủ yếu là do ứng suất theo mặt cắt ngang trong vòng xuyến bị kéo không đồng đều. Yếu tố thứ hai là do có sự tồn tại của “thớ” trên mẫu thử hình quả tạ tạo ra các giá trị đo khác nhau tuỳ thuộc vào chiều dài của mẫu quả tạ song song hay vuông góc với thớ.

Các điểm chính được lưu ý khi lựa chọn giữa mẫu hình vòng xuyến và mẫu quả tạ như sau:

a) Độ bền kéo

Mẫu hình quả tạ được ưu tiên hơn để xác định độ bền kéo. Mẫu hình vòng xuyến cho giá trị thấp hơn, đôi khi thấp hơn rất nhiều so với mẫu hình quả tạ.

b) Độ giãn dài khi đứt

Mẫu hình vòng xuyến cho giá trị xấp xỉ như mẫu hình quả tạ, với điều kiện là:

1) độ giãn dài của mẫu hình vòng xuyến được biểu thị bằng phần trăm của chu vi bên trong ban đầu, và

...

...

...

Phải sử dụng mẫu hình quả tạ nếu cần nghiên cứu ảnh hưởng của thớ do mẫu hình vòng xuyến không phù hợp cho mục đích này.

c) Độ giãn dài tại ứng suất xác định và ứng suất tại độ giãn dài xác định

Thông thường mẫu hình quả tạ lớn hơn (kiểu 1, 2 và 1A) được ưu tiên. Mẫu hình vòng xuyến và quả tạ cho các giá trị xấp xỉ như nhau miễn là

1) độ giãn dài của mẫu hình vòng xuyến được biểu thị bằng phần trăm của chu vi trung bình ban đầu, và

2) với mẫu hình quả tạ lấy giá trị trung bình các mẫu cắt song song và vuông góc với thớ nếu như thớ hiện diện ở mức độ đáng kể.

Trong phép thử tự động thì mẫu hình vòng xuyến có thể được ưa dùng hơn vì dễ thao tác các mẫu thử và dễ xác định ứng suất tại độ giãn nhất định.

6. Mẫu thử

6.1. Tổng quan

...

...

...

Có bảy kiểu mẫu thử, nghĩa là các kiểu hình quả tạ 1, 2, 3, 4 và 1A và kiểu hình vòng xuyến A (thông thường) và B (thu nhỏ). Kết quả thu được đối với một vật liệu nhất định thường khác nhau tùy thuộc vào kiểu của mẫu thử được sử dụng, bởi vậy các kết quả thu được đối với các vật liệu khác nhau không thể so sánh với nhau được trừ khi sử dụng cùng kiểu mẫu thử.

Các kết quả có thể bị ảnh hưởng nếu cần phải mài mẫu hoặc điều chỉnh độ dày khi chuẩn bị mẫu thử.

6.2. Mẫu thử hình quả tạ

Mẫu thử hình quả tạ có hình dáng được mô tả trong Hình 2.

CHÚ DẪN

1. Chiều dài thử (xem Bảng 1)

Hình 2 - Hình dạng của mẫu thử hình quả tạ

Độ dày chuẩn của phần hẹp phải là 2,0 mm ± 0,2 mm đối với các kiểu 1, 2, 3 và 1A và 1,0 mm ± 0,1 mm đối với kiểu 4.

...

...

...

Các kích thước khác của mẫu hình quả tạ phải được tạo ra theo khuôn rập thích hợp (xem Bảng 2).

Đối với mẫu không tiêu chuẩn, ví dụ những mẫu được lấy từ thành phẩm, độ dày lớn nhất của phần hẹp phải là 3,0 mm đối với các kiểu 1 và 1A, 2,5 mm đối với các kiểu 2 và 3 và 2,0 mm đối với kiểu 4.

Bảng 1 - Chiều dài thử của mẫu hình quả tạ

Kiểu mẫu thử

Kiểu 1

Kiểu 1A

Kiểu 2

Kiểu 3

Kiểu 4

...

...

...

25 ± 0,5

20 ± 0,5a

20 ± 0,5

10 ± 0,5

10 ± 0,5

^a Chiều dài thử không được vượt quá chiều dài phần hẹp của mẫu thử (kích thước C trong Bảng 2).

Mẫu thử hình quả tạ kiểu 3 và 4 chỉ được sử dụng khi không đủ vật liệu cho mẫu thử lớn hơn. Những mẫu thử này đặc biệt phù hợp cho thử nghiệm sản phẩm và được sử dụng trong tiêu chuẩn sản phẩm nhất định, ví dụ mẫu thử hình quả tạ kiểu 3 được sử dụng cho thử nghiệm các vòng gắn kín ống và các tấm phủ cáp.

6.3. Mẫu hình vòng xuyến

Mẫu thử hình vòng xuyến kiểu tiêu chuẩn A phải có đường kính trong là 44,6 mm ± 0,2 mm. Chiều dày trung bình quanh trục và chiều rộng trung bình radian (xuyên tâm) quanh trục phải là 4 mm ± 0,2 mm. Chiều rộng radian trong phạm vi hình vòng xuyến không nơi nào được phép lệch khỏi giá trị trung bình lớn hơn 0,2 mm và chiều dày quanh trục trong phạm vi hình vòng xuyến không nơi nào được phép lệch khỏi giá trị trung bình lớn hơn 2 %.

...

...

...

7. Thiết bị, dụng cụ

7.1. Khuôn rập và máy cắt

Tất cả khuôn rập và máy cắt sử dụng phải phù hợp với TCVN 1592 (ISO 23529). Khuôn rập để tạo thành hình quả tạ có kích thước theo Bảng 2 và Hình 3 trừ trường hợp việc cắt cạnh trong đó Hình 3 chỉ cho thấy một dạng hình học phù hợp. Sai lệch khỏi hướng song song tại bất kỳ điểm nào dọc theo chiều rộng phần hẹp của khuôn rập không được vượt quá 0,05 mm.

Đối với phương pháp cắt mẫu thử hình vòng xuyến loại B, xem Phụ lục A.

7.2. Dụng cụ đo chiều dày

Thiết bị đo chiều dày của mẫu thử hình quả tạ và chiều dày quanh trục của mẫu thử hình vòng xuyến phải phù hợp với thiết bị sử dụng trong phương pháp A của TCVN 1592:2013 (ISO 23529:2010).

Thiết bị đo chiều rộng radian của mẫu thử hình vòng xuyến phải tương tự như trên, ngoại trừ tấm tiếp xúc và tấm đế phải có hình dạng khớp với độ cong của hình vòng xuyến.

Bảng 2 - Kích thước của khuôn rập mẫu thử hình quả tạ

Kích thước tính bằng milimét

...

...

...

Kiểu 1

Kiểu 1A

Kiểu 2

Kiểu 3

Kiểu 4

A Chiều dài tổng thể (nhỏ nhất)^a

115

100

75

...

...

...

35

B Chiều rộng đầu khuôn

25 ± 1

25 ± 1

12,5 ± 1

8,5 ± 0,5

6 ± 0,5

C Chiều dài phần hẹp

33 ± 2

...

...

...

25 ± 1

16 ± 1

12 ± 0,5

D Chiều rộng phần hẹp

6,2 ± 0,2

5 ± 0,1

4 ± 0,1

4 ± 0,1

2 ± 0,1

...

...

...

14 ± 1

11 ± 1

8 ± 0,5

7,5 ± 0,5

3 ± 0,1

F Bán kính chuyển tiếp phía trong

25 ± 2

25 ± 2

12,5 ± 1

...

...

...

3 ± 0,1

^a Có thể cần chiều dài tổng thể lớn hơn để đảm bảo rằng chỉ có hai đầu rộng mẫu hình quả tạ được tiếp xúc với tay kẹp của máy, tránh hiện tượng “đứt vai”.

Kích thước tính bằng milimét

CHÚ DẪN

1. Phương pháp cố định để khớp với máy

2. Đầu cắt rập

3. Lưỡi dao

CHÚ THÍCH 1: Đối với kích thước A đến F, xem Bảng 2.

...

...

...

Hình 3 - Khuôn  rập mẫu thử hình quả tạ

7.3. Thiết bị đo độ côn

Thiết bị đo độ côn hiệu chuẩn hoặc thiết bị thích hợp khác được sử dụng để đo đường kính trong của mẫu thử hình vòng xuyến. Thiết bị phải có khả năng đo đường kính với sai số không lớn hơn 0,01 mm. Có thể sử dụng phương tiện khác để đo mẫu thử hình vòng xuyến nhưng phải tránh làm thay đổi đáng kể kích thước được đo.

7.4. Máy thử kéo

7.4.1. Máy thử kéo phải phù hợp với các yêu cầu của ISO 5893, có độ chính xác đo lực phù hợp cấp 2. Dụng cụ đo độ giãn, phải có độ chính xác phù hợp với cấp D đối với mẫu thử hình quả tạ kiểu 1, 1A và 2, và cấp E đối với mẫu thử hình quả tạ kiểu 3, 4. Tối thiểu máy phải có khả năng vận hành tại tốc độ kéo 100 mm/min, 200 mm/min và 500 mm/min.

Khi thử nghiệm mẫu hình quả tạ, phương pháp xác định độ giãn có thể cần loại máy thử tác động một tiền ứng suất đến mẫu thử để tránh uốn mẫu. Trong trường hợp này, máy phải có khả năng tác động tiền ứng suất cần thiết.

7.4.2. Đối với các phép thử ở nhiệt độ khác với nhiệt độ phòng thử nghiệm tiêu chuẩn, buồng khống chế nhiệt ổn định thích hợp phải được lắp vào máy thử kéo. Áp dụng hướng dẫn trong TCVN 1592 (ISO 23529) để đạt được nhiệt độ nâng cao hoặc dưới mức bình thường.

7.5. Dàn thử mẫu thử hình vòng xuyến

Ví dụ về dàn thử dùng puli đối với thử nghiệm mẫu thử hình vòng xuyến được nêu trong Hình 4. Đối với mẫu thử hình vòng xuyến kiểu A và B, kích thước puli phải theo quy định tại Bảng 3 và Hình 5.

...

...

...

8. Số lượng mẫu thử

Phải có ít nhất ba mẫu thử được kiểm tra.

Số lượng mẫu thử phải được quyết định trước, nghĩa là việc sử dụng năm mẫu thử sẽ cho độ không đảm bảo đo nhỏ hơn so với phép thử với ba mẫu thử.

9. Chuẩn bị mẫu thử

9.1. Mẫu hình quả tạ

Mẫu hình quả tạ được chuẩn bị theo phương pháp thích hợp mô tả trong TCVN 1592 (ISO 23529). Mẫu hình quả tạ phải được cắt song song với thớ của vật liệu trừ khi ảnh hưởng của thớ được nghiên cứu, trong trường hợp đó bộ mẫu hình quả tạ cũng phải được cắt vuông góc với thớ.

CHÚ DẪN

1. cột tải

...

...

...

Hình 4 - Ví dụ về dàn thử kéo trên các mẫu thử hình vòng xuyến

Bảng 3 – Kích thước puli

Kích thước tính bằng milimét

Puli

L

f d₁

A

R

f d₂

...

...

...

Puli tiêu chuẩn cho mẫu thử hình vòng xuyến kiểu A

30

25 ± 0,05

6,0

3,0

25 ± 0,05

4,3

Puli luân chuyển cho mẫu thử hình vòng xuyến kiểu A

35

...

...

...

-

-

22,3

5,0

Puli tiêu chuẩn cho mẫu thử hình vòng xuyến kiểu B

5,3

4,50 ± 0,02

1,5

0,75

...

...

...

1,0

CHÚ DẪN

1. puli quay tự do

2. puli cố định

3. hướng giãn dài

Hình 5 - Sắp xếp puli trong thử nghiệm kéo của mẫu thử hình vòng xuyến kiếu A và B

9.2. Mẫu hình vòng xuyến

Mẫu hình vòng xuyến phải được chuẩn bị bằng cách cắt hoặc đột, sử dụng phương pháp thích hợp được mô tả trong TCVN 1592 (ISO 23529), hoặc bằng cách đúc khuôn.

...

...

...

10.1. Thời gian giữa lưu hóa và thử nghiệm

Đối với tất cả các mục đích thử, thời gian tối thiểu từ khi lưu hóa đến khi thử nghiệm phải là 16 h. Đối với phép thử không phải là sản phẩm, thời gian tối đa từ khi lưu hóa đến khi thử nghiệm phải là 4 tuần, đối với đánh giá để so sánh, các phép thử phải được thực hiện, càng nhiều càng tốt, sau cùng khoảng thời gian như nhau.

Đối với phép thử sản phẩm, thời gian từ khi lưu hóa đến khi thử nghiệm không quá 3 tháng. Trong trường hợp khác, phép thử phải được thực hiện trong vòng 2 tháng kể từ ngày nhận sản phẩm của khách hàng.

10.2. Bảo quản mẫu và mẫu thử

Mẫu và mẫu thử phải được bảo vệ càng tránh được tất cả các ảnh hưởng bên ngoài gây hại trong khoảng thời gian giữa lưu hóa và thử nghiệm càng tốt, ví dụ mẫu phải được bảo vệ tránh ánh sáng và nhiệt.

10.3. Ổn định mẫu

Ổn định tất cả các mẫu ít nhất 3 h trước khi cắt mẫu thử, trừ mẫu từ latex, theo TCVN 1592 (ISO 23529) ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm, không có sự kiểm soát độ ẩm.

Ổn định tất cả các mẫu từ latex ít nhất 96 h trước khi cắt mẫu thử, theo TCVN 1592 (ISO 23529) ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm, có sự kiểm soát độ ẩm.

10.4. Ổn định mẫu thử

...

...

...

Đối với các phép thử ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm, nếu mẫu được cắt ra từ mẫu thử đã ổn định mà không cần phải mài tiếp thì có thể kiểm tra ngay. Nếu cần mài mẫu thêm, phải để ổn định trong thời gian tối thiểu là 3 h ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm.

Đối với các phép thử ở nhiệt độ khác với nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm, mẫu thử phải được ổn định ở nhiệt độ thử trong thời gian đủ để mẫu thử chắc chắn đạt được trạng  thái cân bằng theo TCVN 1592 (ISO 23529) (cũng xem 7.4.2).

11. Đánh dấu mẫu thử hình quả tạ

Nếu sử dụng dụng cụ đo độ giãn không tiếp xúc, đánh dấu mẫu thử hình quả tạ với hai điểm qui chiếu để xác định chiều dài thử như đã quy định trong Bảng 1, dùng vật đánh dấu thích hợp. Khi đánh dấu không được kéo căng mẫu thử.

Đường kẻ đánh dấu trên phần hẹp của mẫu thử, như chỉ ra trong Hình 2, nghĩa là ở một khoảng cách bằng nhau tính từ tâm của mẫu thử và vuông góc với trục dọc của mẫu thử.

12. Cách đo mẫu thử

12.1. Mẫu thử hình quả tạ

Đo chiều dày tại điểm giữa và ở hai đầu đánh dấu của chiều dài thử bằng dụng cụ đo chiều dày. Giá trị trung bình của ba phép đo được dùng để tính diện tích mặt cắt ngang. Trong mẫu hình quả tạ bất kỳ, không một phép đo nào trong ba phép đo chiều dày phần hẹp chênh lệch lớn hơn 2 % chiều dày trung bình. Chiều rộng của mẫu thử được lấy là khoảng cách giữa các cạnh cắt của khuôn trong phần hẹp, và khoảng cách này phải được đo theo TCVN 1592 (ISO 23529), có độ chính xác 0,05 mm. Mẫu thử cắt từ các sản phẩm có thể có mặt cắt ngang không phải là hình chữ nhật, trong trường hợp này chiều rộng phải được đo trực tiếp trên mẫu thử.

12.2. Mẫu thử hình vòng xuyến

...

...

...

Chu vi bên trong = p x đường kính trong

Chu vi trung bình = p x (đường kính trong + chiều rộng radian)

12.3. So sánh nhóm mẫu thử

Nếu hai nhóm mẫu thử (hoặc là mẫu thử hình quả tạ hoặc mẫu thử hình vòng xuyến) đang được so sánh thì chiều dày trung bình của mỗi nhóm phải nằm trong phạm vi 7,5 % chiều dày trung bình của hai nhóm.

13. Cách tiến hành

13.1. Mẫu thử hình quả tạ

Đặt mẫu thử vào máy thử kéo, đảm bảo rằng các đầu mẫu được kẹp đối xứng sao cho sức căng phân bố đồng đều trên toàn bộ mặt cắt ngang. Nên đặt lại cột tải về “0” trước mỗi phép thử. Khi đo chiều dài thử ban đầu, để mẫu thử không bị cong cần tác động một ứng suất trước bằng 0,1 MPa (xem Hình 2). Nếu cần, lắp thêm dụng cụ đo độ giãn. Khởi động máy và giám sát liên tục sự thay đổi chiều dài thử và lực trong suốt phép thử với độ chính xác ± 2 % hoặc theo yêu cầu phù hợp với Điều 15.

Tốc độ danh nghĩa của kẹp di chuyển phải là 500 mm/min đối với mẫu thử kiểu 1, kiểu 1A và kiểu 2 và 200 mm/min đối với mẫu thử kiểu 3 và 4.

Nếu mẫu thử nào bị đứt phía ngoài phần hẹp hoặc biến dạng phía ngoài chiều dài thử phải bị loại bỏ và lặp lại phép thử với mẫu thử mới.

...

...

...

13.2. Mẫu thử hình vòng xuyến

Đặt khoảng cách ban đầu chính xác giữa các puli như sau:

- 30 mm giữa tâm của các puli tiêu chuẩn đối với mẫu thử hình vòng xuyến kiểu A;

- 35  mm giữa tâm của các puli luân chuyển đối với mẫu thử hình vòng xuyến kiểu A;

- 5,3 mm giữa tâm của các puli tiêu chuẩn đối với mẫu thử hình vòng xuyến kiểu B.

Đặt tải về “0” trước khi lắp mẫu thử lên các puli.

Đặt mẫu thử lên các puli và khởi động máy, giám sát liên tục khoảng cách giữa các puli và tăng ứng suất trong suốt phép thử.

Tốc độ danh nghĩa đi qua puli truyền động phải là 500 mm/min đối với mẫu thử kiểu A và 100 mm/min đối với mẫu thử kiểu B. Puli truyền động phải quay với tốc độ chính xác từ khi khởi động đến khi kết thúc thử nghiệm.

14. Nhiệt độ thử

...

...

...

Sử dụng cùng nhiệt độ trong suốt một phép thử bất kỳ hoặc chuỗi các phép thử dự định để so sánh.

15. Tính kết quả

15.1. Mẫu thử hình quả tạ

Độ bền kéo, TS, biểu thị bằng megapascal, được tính theo công thức:

TS =

Độ bền kéo đứt, TS_b, biểu thị bằng megapascal, được tính theo công thức:

TS_b =

Độ giãn dài khi đứt, E_b, biểu thị bằng phần trăm, được tính theo công thức:

E_b =

...

...

...

S_e =

Độ giãn dài tại ứng suất xác định, E_S, biểu thị bằng phần trăm, được tính theo công thức:

E_S =

Giá trị của lực, F_e, tính bằng niutơn, tương ứng với ứng suất xác định, được tính theo công thức:

F_e = S_eWt

Ứng suất kéo tại giới hạn chảy dẻo, S_y, biểu thị bằng megapascal, được tính từ lực ghi được tại giới hạn chảy dẻo theo công thức:

S_y =

Độ giãn dài tại giới hạn chảy dẻo, Ey, biểu thị bằng phần trăm, được tính theo công thức

E_y =

...

...

...

F_b là lực ghi được tại điểm đứt, tính bằng niutơn;

F_m là lực lớn nhất ghi được, tính bằng niutơn;

F_y là lực ghi được tại giới hạn chảy dẻo, tính bằng niutơn;

L₀ là chiều dài thử ban đầu, tính bằng milimét;

L_b là chiều dài thử tại điểm đứt, tính bằng milimét;

L_S là chiều dài thử tại ứng suất xác định, tính bằng milimét;

L_y là chiều dài thử tại giới hạn chảy dẻo, tính bằng milimét;

t là chiều dày của mẫu thử trên chiều dài thử, tính bằng milimét;

W là chiều rộng xác định theo quy định trong 12.1, tính bằng milimét.

...

...

...

Độ bền kéo, TS, biểu thị bằng megapascal, tính theo công thức:

TS =

Độ bền kéo đứt TS_b, biểu thị bằng megapascal, tính theo công thức:

TS_b =

Độ giãn dài khi đứt E_b, biểu thị bằng phần trăm, tính theo công thức:

E_b =

Ứng suất tại độ giãn dài xác định, S_e, biểu thị bằng megapascal, tính theo công thức:

S_e =

Khoảng cách, tính bằng milimét, giữa hai tâm của puli tương ứng với độ giãn dài xác định, L_e, tính bằng milimét, được tính theo công thức:

...

...

...

Độ giãn dài tại ứng suất xác định, E_S, biểu thị bằng phần trăm, tính theo công thức:

E_S =

Giá trị của lực F_e, tính bằng niutơn, tương ứng với ứng suất yêu cầu, được tính theo công thức:

F_e = 2S_eWt

Ứng suất kéo tại giới hạn chảy dẻo, S_y, biểu thị bằng megapascal, được tính theo công thức:

S_y =

Độ giãn dài khi đứt, E_y, biểu thị bằng phần trăm, được tính theo công thức:

E_y =

Trong các công thức đã cho ở trên, các ký hiệu được sử dụng có nghĩa sau:

...

...

...

C_m là chu vi trung bình ban đầu của hình vòng xuyến, tính bằng milimét;

d là đường kính puli, tính bằng milimét;

F_b là lực ghi được tại điểm đứt, tính bằng niutơn;

F_m là lực lớn nhất ghi được, tính bằng niutơn;

F_y là lực ghi được tại giới hạn chảy dẻo, tính bằng niutơn;

L_b là khoảng cách giữa tâm puli tại điểm đứt, tính bằng milimét;

L_S là khoảng cách giữa tâm puli tại ứng suất xác định, tính bằng milimét;

L_y là khoảng cách giữa tâm puli tại giới hạn chảy dẻo, tính bằng milimét;

t là chiều dày quanh trục của hình vòng xuyến, tính bằng milimét;

...

...

...

16. Biểu thị kết quả

Khi có trên một tính chất ứng suất - giãn dài được xác định với các mẫu thử như nhau, thì dữ liệu phép thử phải được xử lý như các dữ liệu thu được độc lập với nhau cho từng chỉ tiêu và kết quả tính toán được là kết quả của mỗi chỉ tiêu riêng biệt.

Trong tất cả các trường hợp, phải báo cáo giá trị trung bình cho mỗi chỉ tiêu.

17. Độ chụm

Xem Phụ lục B.

CHÚ THÍCH: Các phân tích tính năng của các kiểu khác nhau về mẫu thử dạng quả tạ trong Phụ lục C là cơ sở của dữ liệu độ chụm.

18. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau:

a) các chi tiết về mẫu và mẫu thử;

...

...

...

2) các chi tiết thành phần và điều kiện lưu hóa, nếu có,

3) phương pháp chuẩn bị mẫu thử (ví dụ mài mẫu),

4) loại mẫu thử sử dụng,

5) chiều dày trung bình của mẫu thử,

6) hướng được cắt liên quan đến các thớ trong mẫu thử hình quả tạ,

b) viện dẫn tiêu chuẩn này;

c) chi tiết phép thử;

1) nhiệt độ phép thử và độ ẩm tương đối nếu cần,

2) số lượng mẫu đã thử,

...

...

...

d) kết quả thử nghiệm:

1) các kết quả thử nghiệm riêng rẽ,

2) các giá trị trung bình của các tính chất được xác định, tính theo Điều 15.

e) ngày, tháng thử nghiệm.

Phụ lục A

(tham khảo)

Chuẩn bị mẫu thử hình vòng xuyến kiểu B

Hình vòng xuyến kiểu B được cắt bằng máy cắt quay có tốc độ 400 r/min và được gắn với một giá đỡ đặc biệt để lắp các lưỡi dao (xem Hình A.1). Các lưỡi dao được bôi trơn bằng dung dịch xà phòng và thường xuyên được kiểm tra độ sắc, sự hư hại, v.v… Mẫu phải được bảo toàn trong khi cắt bằng thiết bị được chỉ ra trong Hình A.2.

...

...

...

CHÚ DẪN

1. Cạnh kẹp cho lưỡi dao (kích thước A không tới hạn)

Hình A.1 - Dụng cụ đặc biệt giữ các lưỡi dao di chuyển

CHÚ DẪN

1. Tấm chắn bảo vệ các ngón tay cho người vận hành

2. Tấm được cắt

Hình A.2 - Dụng cụ để giữ tấm cao su

...

...

...

Phụ lục B

(tham khảo)

Độ chụm

B.1. Tổng quan

Độ lặp lại và độ tái lập của phương pháp được tính toán dựa theo ISO/TR 9272:2005. Dữ liệu gốc được xử lý theo các qui trình đã mô tả trong ISO/TR 9272:2005 đối với các số liệu nằm ngoài mức có ý nghĩa 5 % và 2 %.

B.2. Chi tiết các chương trình thử nghiệm

B.2.1. Thiết lập hai chương trình thử nghiệm liên phòng thử nghiệm (ITPs).

ITP thứ nhất vào năm 2001 như sau:

...

...

...

Tổng cộng 23 phòng thử nghiệm trên tám quốc gia tham gia vào chương trình.

ITP thứ hai vào năm 2002 như sau:

Một hỗn hợp NR được sử dụng cho phép thử kéo. Công thức hỗn hợp giống như hỗn hợp NR đã sử dụng trong ITP thứ nhất.

Tổng cộng 17 phòng thử nghiệm trên sáu quốc gia tham gia vào chương trình.

Các mẫu thử cao su đã được chuẩn bị hoàn thiện được gửi tới mỗi phòng thử nghiệm để đánh giá trong cùng các ITP với độ chụm cấp 1.

B.2.2. Các tính chất thử nghiệm được tính là cường độ kéo đứt (TSb), độ giãn dài khi đứt (Eb), ứng suất tại độ giãn dài 100 % (S100) và ứng suất tại độ giãn dài 200 % (S₂₀₀).

B.2.3. Ba kiểu mẫu hình quả tạ kiểu 1, kiểu 2 và kiểu 1A được thử nghiệm.

Kiểu 1 được thử nghiệm với hai chiều dài thử được đánh dấu là 20 mm và 25 mm trong ITP thứ nhất, nhưng đối với ITP thứ hai chỉ thử với một mẫu thử có chiều dài thử 25 mm.

B.3. Kết quả độ chụm

...

...

...

Các biểu tượng sử dụng trong các bảng này được định nghĩa như sau:

r = độ lặp lại, tính bằng đơn vị đo;

(r) = độ lặp lại, tính bằng phần trăm (tương đối);

R = độ tái lập, tính bằng đơn vị đo;

(R) = độ tái lập, tính bằng phần trăm (tương đối).

Bảng B.1 - Độ chụm cho hỗn hợp NR (ITP thứ nhất)

Tính chất

Kiểu mẫu hình quả tạ/chiều dài thử

Giá trị trung  bình

...

...

...

Độ lặp lại trong phòng  thử nghiệm

Độ tái lập liên phòng  thử nghiệm

R

(r)

R

(R)

TS_b

Kiểu 1/20 mm

34,25

...

...

...

3,20

3,35

9,79

Kiểu 1/25 mm

34,17

1,53

4,47

2,49

7,29

...

...

...

31,93

1,25

3,93

2,85

8,94

Kiểu 1A/20 mm

34,88

0,67

1,91

...

...

...

7,54

E_b

Kiểu 1/20 mm

671

42,1

6,28

57,2

8,52

Kiểu 1/25 mm

...

...

...

66,3

9,89

63,1

9,41

Kiểu 2/20 mm

651

29,9

4,60

60,5

...

...

...

Kiểu 1A/20 mm

687

29,9

4,35

57,8

8,41

S₁₀₀

Kiểu 1/20 mm

1,83

...

...

...

10,00

0,36

19,50

Kiểu 1/25 mm

1,86

0,12

6,73

0,32

17,24

...

...

...

1,84

0,15

8,33

0,40

21,95

Kiểu 1A/20 mm

1,89

0,07

3,90

...

...

...

14,81

S₂₀₀

Kiểu 1/20 mm

4,49

0,45

10,08

0,85

18,97

Kiểu 1/25 mm

...

...

...

0,52

11,82

0,77

17,36

Kiểu 2/20 mm

4,39

0,39

8,79

0,87

...

...

...

Kiểu 1A/20 mm

4,58

0,38

8,25

0,70

15,26

Bảng B.2 - Độ chụm cho hỗn hợp SBR (ITP thứ nhất)

Tính chất

Kiểu mẫu hình quả tạ/ chiều dài thử

...

...

...

N = 23 x 2 = 46

Độ lặp lại trong phòng  thử nghiệm

Độ tái lập liên phòng  thử nghiệm

r

(r)

R

(R)

TS_b

Kiểu 1/20 mm

...

...

...

1,48

5,94

2,12

8,53

Kiểu 1/25 mm

24,60

1,17

4,74

2,58

...

...

...

Kiểu 2/20 mm

24,38

1,52

6,22

2,84

11,65

Kiểu 1A/20 mm

24,70

1,01

...

...

...

2,38

9,65

E_b

Kiểu 1/20 mm

457

29,3

6,40

39,0

8,53

...

...

...

458

31,4

6,85

31,6

6,90

Kiểu 2/20 mm

462

32,9

7,12

...

...

...

10,43

Kiểu 1A/20 mm

459

13,9

3,04

41,1

8,96

S₁₀₀

Kiểu 1/20 mm

...

...

...

0,20

7,46

0,51

19,47

Kiểu 1/25 mm

2,61

0,20

7,52

0,41

...

...

...

Kiểu 2/20 mm

2,66

0,24

9,11

0,57

21,30

Kiểu 1A/20 mm

2,65

0,10

...

...

...

0,43

16,15

S₂₀₀

Kiểu 1/20 mm

7,76

0,59

7,62

1,28

16,52

...

...

...

7,74

0,47

6,08

0,94

12,15

Kiểu 2/20 mm

7,68

0,56

7,31

...

...

...

19,25

Kiểu 1A/20 mm

7,81

0,45

5,74

1,00

,79

Bảng B.3 - Độ chụm  cho hỗn hợp EPDM (ITP thứ nhất)

Tính chất

...

...

...

Giá trị trung bình

N = 23 x 2 = 46

Độ lặp lại trong phòng thử nghiệm

Độ tái lập liên phòng  thử nghiệm

r

(r)

R

(R)

TS_b

...

...

...

14,51

1,13

7,78

2,01

13,83

Kiểu 1/25 mm

14,59

1,57

10,76

...

...

...

15,20

Kiểu 2/20 mm

14,50

1,20

8,26

2,14

14,74

Kiểu 1A/20 mm

14,77

...

...

...

4,39

1,87

12,65

E_b

Kiểu 1/20 mm

470

22,2

4,71

32,4

...

...

...

Kiểu 1/25 mm

474

33,8

7,13

44,5

9,38

Kiểu 2/20 mm

475

21,9

...

...

...

42,4

8,93

Kiểu 1A/20 mm

471

20,2

4,28

39,2

8,34

S₁₀₀

...

...

...

2,33

0,21

8,99

0,36

15,32

Kiểu 1/25 mm

2,30

0,18

7,61

...

...

...

13,94

Kiểu 2/20 mm

2,39

0,17

7,21

0,32

13,52

Kiểu 1A/20 mm

2,40

...

...

...

3,87

0,29

10,04

S₂₀₀

Kiểu 1/20 mm

5,11

0,35

6,87

0,65

...

...

...

Kiểu 1/25 mm

5,05

0,25

4,88

0,62

12,35

Kiểu 2/20 mm

5,08

0,27

...

...

...

0,71

14,04

Kiểu 1A/20 mm

5,20

0,22

4,22

0,46

8,84

Bảng B.4 - Độ chụm  cho hỗn hợp NR (ITP thứ hai)

...

...

...

Kiểu mẫu hình quả tạ/ chiều dài thử

Giá trị trung bình

N = 17 x 2 = 34

Độ lặp lại trong phòng  thử nghiệm

Độ tái lập liên phòng  thử nghiệm

r

(r)

R

(R)

...

...

...

Kiểu 1/25 mm

32,26

1,86

5,76

2,21

6,84

Kiểu 2/20 mm

34,75

1,53

...

...

...

4,04

11,63

Kiểu 1A/20 mm

33,13

1,19

3,60

2,71

8,17

Eb

...

...

...

640

27,26

4,26

54,44

8,50

Kiểu 2/20 mm

683

30,80

4,51

...

...

...

13,83

Kiểu 1A/20 mm

665

22,94

3,45

83,52

12,56

S100

Kiểu 1/25 mm

...

...

...

0,13

7,29

0,32

18,17

Kiểu 2/20 mm

1,83

0,20

11,08

0,30

...

...

...

Kiểu 1A/20 mm

1,78

0,13

7,06

0,22

12,19

S200

Kiểu 1/25 mm

4,27

...

...

...

7,42

1,10

25,81

Kiểu 2/20 mm

4,31

0,44

10,31

1,03

23,91

...

...

...

4,35

0,21

4,78

0,87

20,11

Phụ lục C

(tham khảo)

Phân tích dữ liệu ITP và hình dạng quả tạ

...

...

...

Phụ lục này xem xét các tính năng của các dạng mẫu hình quả tạ khác nhau, kể cả kiểu 1A, được đo trong các chương trình ITP. Mẫu hình quả tạ kiểu 1A là kiểu mới bổ sung vào tiêu chuẩn này, nhưng nó đã được sử dụng ở Nhật Bản và các nước khác từ nhiều năm.

Các phép thử liên phòng thử nghiệm chỉ ra rằng mẫu hình quả tạ kiểu 1A có những ưu điểm hơn kiểu 1 và 2 do có độ lặp lại tốt hơn, nhất là các sự cố đứt bên ngoài chiều dài thử thấp hơn. Sự phân tích yếu tố-hạn chế chứng minh rằng sự phân bố ứng lực trong kiểu 1A là đồng đều hơn, sự phân tích này cũng đã tính đến tính năng đã được cải tiến của nó.

Các giá trị của các tính chất kéo xác định với mẫu hình quả tạ kiểu 1A cũng tương tự như các giá trị thu được với kiểu 1, nhưng không thể hy vọng chúng giống nhau trong tất cả các trường hợp.

Mẫu hình quả tạ kiểu 1A có kích thước tổng thể tương tự kiểu 1 và có thể coi như là một loại khác. Kiểu 1A không thay thế kiểu 1 vì đã thu được ngân hàng dữ liệu lớn và truyền thống lâu đời của quả tạ kiểu 1.

C.2. Ba phương sai đối với phép thực nghiệm lồng ba yếu tố

Khi so sánh độ chụm theo ISO/TR 9272:2005, R là một chỉ số phương sai giữa các phòng thử nghiệm (s_L^2), và giá trị của r là chỉ số cho biết tổng phương sai (s_D^2 + s_M^2) đối với một phòng thử nghiệm riêng biệt, tạo nên bởi phương sai giữa các ngày (s_D^2) và phương sai do sai số phép đo(s_M^2). Để phân tích riêng rẽ (s_D^2 và (s_M^2, chỉ cần đánh giá từng phương sai bằng các phép thực nghiệm lồng ghép ba yếu tố mô tả trong TCVN 6910-3 (ISO 5725-3).

Phép đánh giá được thực hiện đối với mỗi thành phần của tổng phương sai trong phép đo ở ITP thứ hai. Kết quả được chỉ ra trong Bảng C.1 và C.2.

Bảng C.1 - Đánh giá mỗi thành phần của phương sai bằng “thực nghiệm lồng ba yếu tố” đối với cường  độ kéo trong  ITP thứ hai

...

...

...

Kiểu 2

Kiểu 1A

s_L^2

(0,60)^2

(1,80)^2

(0,80)^2

s_D^2

(0,67)^2

(0,54)^2

...

...

...

s_M^2

(1,60)^2

(1,08)^2

(1,04)^2

Bảng C.2 - Đánh giá mỗi thành phần của phương sai bằng “thực nghiệm lồng ba yếu tố” đối với độ giãn dài trong  ITP thứ hai

Kiểu 1

Kiểu 2

Kiểu 1A

...

...

...

(20,4)^2

(43,7)^2

(24,3)^2

s_D^2

(13,6)^2

(21,9)^2

(28,6)^2

s_M^2

(28,1)^2

...

...

...

(19,3)^2

Trong 3 phương sai, phương sai do sai số phép đo (s_M^2) là quan trọng nhất đối với hình dạng quả tạ. Các phương sai khác (s_L^2 và s_D^2) bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác với hình dạng quả tạ.

Trong Bảng chỉ ra rằng s_M^2 là nhỏ nhất đối với mẫu hình quả tạ kiểu 1A, có nghĩa là độ chụm phép đo là tốt nhất với loại này.

C.3. Phân tích mẫu thử bị đứt

C.3.1. Số lượng mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử

Hình C.1 chỉ ra số lượng mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử (bên ngoài các vạch quan sát). Đối với mỗi kiểu quả tạ, 230 mẫu thử được kiểm tra, 23 phòng thử nghiệm mỗi ngày kiểm tra năm mẫu thử trong hai ngày thử.

CHÚ DẪN

Y Số lượng mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử

...

...

...

C Quả tạ kiểu 1A

TCVN 4509:2013

Hình C.1 - Số lượng mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử

(ITP thứ nhất - tổng số 230 trong mỗi kiểu mẫu thử)

Trong trường hợp quả tạ kiểu 1 tạo nên từ hỗn hợp NR có chiều dài thử 20 mm, có 159 mẫu thử điểm đứt bên ngoài chiều dài thử, chiếm khoảng 70 % số lượng mẫu thử được kiểm tra. Trong trường hợp kiểu 1 có chiều dài thử 25 mm, khoảng 60 % mẫu thử được kiểm tra. Trong trường hợp kiểu 2, khoảng 47 % mẫu thử được kiểm tra. Tuy nhiên, trong trường hợp kiểu 1A, chỉ 13 % mẫu thử đứt bên ngoài chiều dài thử.

Với SBR và EPDM, khả năng đứt bên ngoài chiều dài thử đối với kiểu 1A cũng nhỏ hơn đáng kể so với kiểu quả tạ khác.

C.3.2. Mối liên hệ giữa tỷ lệ mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử với năng lượng kéo

Mối liên hệ giữa phần trăm mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử và năng lượng kéo (cường độ kéo nhân với độ giãn dài khi đứt) cũng đã được nghiên cứu. Chuẩn bị các hỗn hợp NR có hàm lượng than đen (carbon black) khác nhau, và tính toán TSb  và Eb  của NR. Ghi nhận tỷ lệ phần trăm mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử. Hình C.2 chỉ kết quả của thí nghiệm này.

...

...

...

X   TS_b x E_b (MPa %)

Y   Phần trăm mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử

1   Quả tạ kiểu 1

2   Quả tạ kiểu 2

3   Quả tạ kiểu 3

Hình C.2 - Tương quan giữa tỷ lệ phần trăm mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử và

TS_b x E_b (năng lượng kéo)

Khi giá trị năng lượng kéo tăng, tỷ lệ phần trăm mẫu thử bị đứt bên ngoài chiều dài thử tăng. Ở các giá trị năng lượng kéo dưới 20 000 MPa, phần lớn mẫu thử kiểu 1A bị đứt bên trong chiều dài thử.

C.4. Phân tích phần tử hữu hạn

...

...

...

Phân tích sự phân bố ứng lực cho thấy khu vực ứng lực cao nhất xuất hiện gần cạnh của mẫu thử đối với kiểu 1 và kiểu 2. Sự quan sát này trùng khớp với các kết quả của phép thử kéo được mô tả trong Điều C.3.

Mặt khác, đối với kiểu 1A, ứng lực gần cạnh tại mức độ như nhau vì ở vùng trung tâm, nghĩa là kiểu 1A có sự phân bố ứng lực tương đối đồng đều.

Hình C.3 - Ví dụ về sự phân bố ứng lực thu được khi sử dụng “ABAQUS”

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ISO/TR 9272:2005 Rubber and rubber products - Determination of precision for test method standards (Cao su và sản phẩm cao su - Xác định độ chụm cho tiêu chuẩn phương pháp thử).

[2] TCVN 6910-3 (ISO 5725-3) Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo - Phần 3: Phép đo trung gian độ chụm của phương pháp đo tiêu chuẩn].

...

...

...

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ và định nghĩa

4. Nguyên tắc

5. Tổng quan

6. Mẫu thử

7. Thiết bị, dụng cụ

8. Số lượng mẫu thử

...

...

...

10. Ổn định mẫu và mẫu thử

11. Đánh dấu mẫu thử hình quả tạ

12. Cách đo mẫu thử

13. Cách tiến hành

14. Nhiệt độ thử

15. Tính kết quả

16. Biểu thị kết quả

17. Độ chụm

18. Báo cáo thử nghiệm

...

...

...

Phụ lục B (tham khảo) Độ chụm

Phụ lục C (tham khảo) Phân tích dữ liệu ITP và hình dạng quả tạ

Thư mục tài liệu tham khảo