ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
РЕЗИНА
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ
В МЕЖДУНАРОДНЫХ ЕДИНИЦАХ
(ОТ 30 ДО 100 IRHD)
ГОСТ 20403-75
(СТ СЭВ 1970-79)
КОМИТЕТ СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ СССР
МОСКВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
|
РЕЗИНА Метод определения твердости Rubber. Method for determination of hardness |
ГОСТ (CT СЭВ 1970-79) |
Срок действия с 01.01.81
до 01.01.96
Настоящий стандарт устанавливает метод определения твердости резин от 30 до 100 международных единиц IRHD.
Сущность метода заключается в измерении разности между глубиной погружения индентора в образец под действием предварительной и общей нагрузок. В зависимости от размера образцов испытания проводят на твердомере или микротвердомере. Дополнительные сведения по применению метода приведены в справочном приложении.
1а. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ
1a.1. Образцы для испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ 269-66.
1а.2. Верхняя и нижняя поверхности образцов должны быть плоскими и параллельными друг другу.
Разность между максимальной и минимальной толщиной образца не должна превышать 0,2 мм.
1а.3. Толщина образцов для испытания на твердомере должна быть 8 - 10 мм. Допускается применять образцы толщиной не менее 4 мм, при этом толщину образцов и предельное отклонение на толщину образцов следует указывать в нормативно-технической документации на конкретную продукцию и методы ее испытания.
Для получения требуемой толщины допускается наложение двух образцов, если они имеют плоские параллельные поверхности.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
1а.4. Толщина образцов для испытаний на микротвердомере должна быть (2,0 ± 0,5) мм.
Допускается применять образцы толщиной не менее 1 мм, при этом толщину образца и предельное отклонение на толщину следует указывать в нормативно-технической документации на конкретную продукцию и методы ее испытаний.
1а.5. Испытания проводят на одном образце.
Разд. 1а. Введен дополнительно, Изм. № 1.
1. АППАРАТУРА
1.1. Твердомер и микротвердомер должны иметь следующие основные части:
индентор в виде шара или стержня с полушаровой поверхностью на конце;
устройство для приложения к индентору предварительной и общей нагрузок. Общая нагрузка представляет собой сумму предварительной и основной нагрузок. Предварительная нагрузка определяется силовым воздействием на образец массы индентора, связанных с ним деталей и усилия, создаваемого индикатором;
устройство для измерения глубины погружения индентора, шкала которого должна быть градуирована в международных единицах твердости резины IRHD или в метрических единицах длины (0,01 мм);
плоская лапка для прижима образца, перпендикулярная к оси индентора. Лапка должна иметь отверстие в центре для прохождения индентора;
устройство, обеспечивающее вибрацию узла установки индентора и предназначенное для устранения трения. Устройство можно не применять в приборах, в которых трение устранено.
Параметры твердомера приведены в табл. 1.
Таблица 1
|
Нагрузка, Н |
||||
|
предварительная |
основная |
общая |
на прижимную лапку |
|
|
Диаметр шара или полушара 2,50 ± 0,01 Наружный диаметр прижимной лапки 20 ± 1 Внутренний диаметр прижимной лапки 6 ± 1 |
0,30 ± 0,02 (0,294 ± 0,020) |
5,40 ± 0,01 |
5,70 ± 0,03 (5,688 ± 0,029) |
8,3 ± 1,5 (8,336 ± 1,471) |
Параметры микротвердомера приведены в табл. 1а.
Таблица 1а
|
Нагрузка, мН |
||||
|
предварительная |
основная |
общая |
на прижимную лапку |
|
|
Диаметр шара или полушара 0,395 ± 0,005 Наружный диаметр прижимной лапки 3,35 ± 0,15 Внутренний диаметр прижимной лапки 1,00 ± 0,15 |
8,3 ± 0,5 (8,3 ± 0,5) |
145 ± 0,5 |
153,3 ± 1,0 (154 ± 1) |
235 ± 30 (235 ± 30) |
Приборы, изготовленные до 01.12.92, могут иметь нагрузки, указанные в скобках.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
1.2. Толщиномер индикаторный по ГОСТ 11358-89 с ценой деления 0,01 мм.
1.3. Секундомер механический или другое средство измерения времени с погрешностью не более 1 с.
1.2 - 1.3. (Измененная редакция, Изм. № 1).
1.4. Термометр жидкостный стеклянный ГОСТ 28498-90 с диапазоном температуры от 0 до 100 °С с допускаемой погрешностью измерения не более ±1 °С или термометры другого типа с соответствующими диапазоном и погрешностью.
(Введен дополнительно, Изм. № 2).
Разд. 2. (Исключен, Изм. № 1).
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
3.1. Испытания проводят не ранее, чем через 16 ч и не позднее, чем через 28 сут после вулканизации.
Допускается проводить испытания через другие промежутки времени, указанные в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
3.2. Перед испытанием образцы кондиционируют при температуре (23 ± 2) °С не менее 3 ч, при этом образцы должны быть защищены от воздействия прямых солнечных лучей.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
3.3. Испытания проводят при температуре кондиционирования.
3.4. Образец помещают на плоский предметный стол прибора и включают вибратор, если он имеется.
3.5. При испытании на твердомере расстояние от края образца до точки измерения должно соответствовать приведенному в табл. 3.
Для образцов, толщина которых не приведена в табл. 3, расстояние от точки измерения до края образца определяют интерполяцией.
При испытании на микротвердомере расстояние от края образца до точки измерения должно быть не менее 2 мм.
Таблица 3*
мм
|
Расстояние от точки измерения до края испытуемого образца, не менее |
|
|
4 |
7,0 |
|
6 |
8,0 |
|
8 |
9,0 |
|
9 |
9,0 |
|
10 |
10,0 |
|
15 |
11,5 |
|
25 и более |
13,0 |
* Табл. 2 исключена.
3.6.1. Если шкала глубины погружения индентора градуирована в единицах IRHD, то по истечении указанного периода действия предварительной нагрузки шкалу устанавливают на 100 и сразу прикладывают основную нагрузку плавно без удара. Через (30 ± 2) с после действия общей нагрузки отмечают показание по шкале, которое является результатом измерения твердости в выбранной точке образца.
3.6.2. Если шкала устройства для измерения глубины погружения индентора градуирована в метрических единицах длины, то по истечении указанного в п. 3.6 периода действия предварительной нагрузки, шкалу устанавливают на нуль и сразу прикладывают основную нагрузку, проводя далее измерение по п. 3.6.1.
Допускается после действия предварительной нагрузки не устанавливать стрелку на нуль, а отмечать показание по шкале и вычесть его из значения, отмеченного по шкале после действия общей нагрузки.
3.7. Проводят по одному измерению не менее, чем в трех точках, в разных местах образца. При применении прибора с одновременным измерением твердости в трех точках проводят одно измерение.
Разд. 3. (Измененная редакция, Изм. № 1).
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Если шкала градуирована в единицах IRHD, за величину твердости принимают показание по шкале прибора.
4.2. Если шкала градуирована в 0,01 мм, то глубину погружения индикатора, установленную по п. 3.6.2, при испытании на твердомере переводят в твердость IRHD по табл. 4, а при испытании на микротвердомере - умножают на коэффициент 6,00 и полученное значение переводят в твердость IRHD по табл. 4.
Таблица 4
Перевод значений в международные единицы твердости
|
Глубина погружения h 0,01 мм |
Твердость в международных единицах IRHD |
Глубина погружения h 0,01 мм |
Твердость в международных единицах IRHD |
Глубина погружения h 0,01 мм |
Твердость в международных единицах IRHD |
|
0 |
100 |
61 |
65,0 |
122 |
42,3 |
|
1 |
100 |
62 |
64,5 |
123 |
41,9 |
|
2 |
99,9 |
63 |
64,0 |
124 |
41,7 |
|
3 |
99,8 |
64 |
63,5 |
125 |
41,4 |
|
4 |
99,6 |
65 |
63,0 |
126 |
41,1 |
|
5 |
99,3 |
66 |
62,5 |
127 |
40,9 |
|
6 |
99,0 |
67 |
62,0 |
128 |
40,6 |
|
7 |
98,6 |
68 |
61,5 |
129 |
40,4 |
|
8 |
98,1 |
69 |
61,1 |
130 |
40,1 |
|
9 |
97,7 |
70 |
60,6 |
131 |
39,9 |
|
10 |
97,1 |
71 |
60,1 |
132 |
39,6 |
|
11 |
96,5 |
72 |
59,7 |
133 |
39,4 |
|
12 |
95,9 |
73 |
59,2 |
134 |
39,1 |
|
13 |
95,3 |
74 |
58,8 |
135 |
38,9 |
|
14 |
94,7 |
75 |
58,3 |
136 |
38,7 |
|
15 |
94,0 |
76 |
57,9 |
137 |
38,4 |
|
16 |
93,4 |
77 |
57,5 |
138 |
38,2 |
|
17 |
92,7 |
78 |
57,0 |
139 |
38,0 |
|
18 |
92,0 |
79 |
56,6 |
140 |
37,8 |
|
19 |
91,3 |
80 |
56,2 |
141 |
37,5 |
|
20 |
90,6 |
81 |
55,8 |
142 |
37,3 |
|
21 |
89,8 |
82 |
55,4 |
143 |
37,1 |
|
22 |
89,2 |
83 |
55,0 |
144 |
36,9 |
|
23 |
88,5 |
84 |
54,6 |
145 |
36,7 |
|
24 |
87,8 |
85 |
54,2 |
146 |
36,5 |
|
25 |
87,1 |
86 |
53,8 |
147 |
36,2 |
|
26 |
86,4 |
87 |
53,4 |
148 |
36,0 |
|
27 |
85,7 |
88 |
53,0 |
149 |
35,8 |
|
28 |
85,0 |
89 |
52,7 |
150 |
35,6 |
|
29 |
84,3 |
90 |
52,3 |
151 |
35,4 |
|
30 |
83,6 |
91 |
52,0 |
152 |
35,2 |
|
31 |
82,9 |
92 |
51,6 |
153 |
35,0 |
|
32 |
82,2 |
93 |
51,2 |
154 |
34,8 |
|
33 |
81,5 |
94 |
50,9 |
155 |
34,6 |
|
34 |
80,9 |
95 |
50,5 |
156 |
34,4 |
|
35 |
80,2 |
96 |
50,2 |
157 |
34,2 |
|
36 |
79,5 |
97 |
49,8 |
158 |
34,0 |
|
37 |
78,9 |
98 |
49,5 |
159 |
33,8 |
|
38 |
78,2 |
99 |
49,1 |
160 |
33,6 |
|
39 |
77,6 |
100 |
48,8 |
161 |
33,4 |
|
40 |
77,0 |
101 |
48,5 |
162 |
33,2 |
|
41 |
76,4 |
102 |
48,1 |
163 |
33,0 |
|
42 |
75,8 |
103 |
47,8 |
164 |
32,8 |
|
43 |
75,2 |
104 |
47,5 |
165 |
32,6 |
|
44 |
74,5 |
105 |
47,1 |
166 |
32,4 |
|
45 |
73,9 |
106 |
46,8 |
167 |
32,3 |
|
46 |
73,3 |
107 |
46,5 |
168 |
32,1 |
|
47 |
72,7 |
108 |
46,2 |
169 |
31,9 |
|
48 |
72,2 |
109 |
45,9 |
170 |
31,7 |
|
49 |
71,6 |
110 |
45,6 |
171 |
31,6 |
|
50 |
71,0 |
111 |
45,3 |
172 |
31,4 |
|
51 |
70,4 |
112 |
45,0 |
173 |
31,2 |
|
52 |
69,8 |
113 |
44,7 |
174 |
31,1 |
|
53 |
69,3 |
114 |
44,4 |
175 |
30,9 |
|
54 |
68,7 |
115 |
44,1 |
176 |
30,7 |
|
55 |
68,2 |
116 |
43,8 |
177 |
30,5 |
|
56 |
67,6 |
117 |
43,5 |
178 |
30,4 |
|
57 |
67,1 |
118 |
43,3 |
179 |
30,2 |
|
58 |
66,6 |
119 |
43,0 |
180 |
30,0 |
|
59 |
66,0 |
120 |
42,7 |
||
|
60 |
65,5 |
121 |
42,5 |
4.3. За результат испытания принимают среднее арифметическое или медиану всех измерений в единицах IRHD, округленные до целого числа. При проведении арбитражных испытаний за результат принимают среднее арифметическое значение всех измерений в единицах IRHD, округленное до целого числа. Пример определения медианы приведен в приложении.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
4.4. При применении прибора с одновременным измерением твердости в трех точках и автоматическим усреднением результатов за величину твердости образца принимают показание прибора в международных единицах твердости, округленное до целого числа.
Если шкала устройства для измерения глубины погружения инденторов градуирована в 0,01 мм, то глубину погружения, которую показывает устройство, переводят в твердость по табл. 4 и округляют до целого числа.
4.5. Результаты испытаний сравнимы для образцов одинаковой толщины, изготовленных одним способом, содержащих одинаковое число слоев и испытанных на приборе одного типа - твердомере или микротвердомере.
4.6. Результаты испытаний оформляют протоколом, в котором должны быть указаны:
дата испытания;
условное обозначение резины;
режим и дата вулканизации;
вид испытуемой поверхности (формованная, шлифованная и т.д.);
толщина образца и количество слоев, из которых он состоит;
тип прибора (твердомер или микротвердомер);
показания прибора для каждого измерения;
обозначение настоящего стандарта.
Вид испытуемой поверхности, толщину образца, количество слоев, из которых он состоит, в протокол не включают, если они приведены в нормативно-технической документации на резины и методы их испытаний.
Разд. 4. (Измененная редакция, Изм. № 1).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
Дополнительные сведения по применению метода
1. Метод определения твердости предусматривает применение твердомера для испытания относительно толстых образцов и микротвердомера для испытания более тонких образцов.
Твердомеры и микротвердомеры могут быть использованы также для испытания изделий по методике, утвержденной в установленном порядке, применительно к конкретному виду изделия.
Результаты определения твердости на образцах и изделиях не сопоставимы.
Параметры микротвердомера уменьшены по сравнению с параметрами твердомера таким образом, что при испытании образцов толщиной 8 - 10 мм на твердомере и образцов толщиной 2 мм на микротвердомере получаются приблизительно одинаковые результаты. Шкала твердости выбрана так, что нуль соответствует твердости материала с модулем упругости, равным нулю, а 100 - твердости материала с модулем упругости, равным бесконечности. Кроме того, в пределах большей части диапазона твердости выполняются следующие условия:
для резин средней твердости одна международная единица твердости соответствует приблизительно одинаковой в пропорциональном отношении разнице в модуле упругости;
для высокоэластичных резин значения твердости в международных единицах и по Шору А близки между собой.
Зависимость глубины проникновения индентора от твердости IRHD основана на:
зависимости между глубиной проникновения индентора в резину и модулем упругости, вычисляемой по формуле
F/M = 0,0038·r0,65·h1,35,
где F - сила, Н;
М - модуль Юнга, МН/м2;
r - радиус шара, мм;
h - глубина проникновения индентора, 0,01 мм.
Эта формула приблизительна и хорошо выполняется для высокоэластичных изотропных материалов, например, хорошо свулканизованных резин на основе натурального каучука;
применении вероятностной кривой (интегрированная зависимость нормального распределения ошибок), связывающей lg М и твердость в единицах IRHD (чертеж). В точке перегиба lg М = 0,364, а максимальный наклон равен 57 единиц IRHD на единицу увеличения lg М.
Зависимость твердости резины от модуля упругости
2. Медиана - число с порядковым номером (n+1)/2 для нечетного количества чисел, расположенных в порядке возрастания; среднее арифметическое чисел с порядковыми номерами (n/2 + 1) и n/2 для четного количества чисел, расположенных в порядке возрастания.
Пример. Для нечетного количества чисел 71, 72, 69, расположенных в порядке возрастания 69, 71, 72, где n = 3, медианой является число с порядковым номером 2 ((3+1)/2 = 2), т.е. 71.
Для четного количества чисел 71, 72, 68, 69, расположенных в порядке возрастания 68, 69, 71, 72, где n = 4, медианой является среднее арифметическое чисел с порядковыми номерами (4/2 + 1 = 3) и 2 (4/2 = 2), т.е. 69 и 71. Медиана равна их среднему арифметическому, т.е. 70.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химической и нефтеперерабатывающей промышленности СССР
РАЗРАБОТЧИКИ
Ю.Л. Морозов, д-р техн. наук; Е.Е. Ковалева; М.Е. Вараксин, канд. техн. наук; А.М. Кучерский, канд. техн. наук; Т.Н. Васильева; Л.К. Любавская; Т.П. Федулова; Б.М. Чаусова
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 06.01.75 № 11
3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1970-79
4. Стандарт соответствует ИСО 48-79
5. ВЗАМЕН ГОСТ 13331-67
6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
|
Обозначение НТД, на которые дана ссылка |
Номер пункта |
7. Срок действия продлен до 01.01.96 Постановлением Госстандарта СССР от 28.06.90 № 1994
8. ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1991 г.) с Изменениями № 1, 2, утвержденными в июне 1981 г., июне 1990 г. - ИУС8-81, 10-90)
СОДЕРЖАНИЕ