南京某橡塑有限公司找到我們想要測一橡膠圈的拉伸性能，經過與我們工程師的溝通，我們了解到因為這批橡膠圈設計的應用環境是在高溫高應力環境里工作，所以需要了解其實應該是其熱拉伸應力性能。熱拉伸應力性能是衡量硫化橡膠制品使用壽命的一項重要的物理性能。在不同的環境、不同載荷等的條件下，特別是在高溫環境下，產生的應力不同，都會影響橡膠圈的使用壽命。

一、需求背景

目前我國有關硫化橡膠的熱拉伸應力試驗方法標準并沒有出臺，可供參考的GB/T 528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》里面測定的指標，也只有常溫工作環境下的拉伸強度、拉斷伸長率、定伸應力、定應力伸長率、屈服點拉伸應力和屈服點伸長率這些。還有GB/T 13939-2014《硫化橡膠 熱氧老化試驗方法 管式儀法》給出也只是硫化橡膠在高溫和高壓氧氣環境中進行加速老化的試驗方法。這批橡膠圈需要測試的需求應該是硫化橡膠的Gough-Joule效應，也就是要了解在恒應力下的硫化橡膠隨著測試溫度的升高而收縮，在恒定應變下的試樣產生增加的應力變化情況。

二、試驗設計思路

由于國內沒有專門檢測硫化橡膠熱拉伸應力的方法標準，但是國際標準組織早就對該試驗出臺了相關的方法標準，那就是 ISO 12493:2017《硫化橡膠 熱拉伸應力的測定》。該標準的試驗原理就是在標準實驗室溫度下，以拉伸模式將試樣保持在恒定的預應變下。然后當給定的預應變引起的預應力達到表觀平衡值時，使試樣溫度升高。在不同預應變條件下，測量在高溫下產生的熱應力隨時間的變化情況。所以，我們便推薦參考 ISO 12493:2017來檢測這批橡膠圈的熱拉伸應力性能。

三、試驗方案

1.試驗設備

此次試驗要用的儀器主要為熱應力試驗機、溫控室、寬度和厚度測量裝置。其中熱應力試驗機是用于測量受熱時橡膠材料產生的熱應力的試驗機，如下圖所示：

裝置調節使用兩個夾具將試樣保持在溫控室中，上夾具連接到測力傳感器，下夾具連接到橫梁。用馬達驅動螺桿操縱橫 梁，以在試樣上施加預應變。當溫度升高時，產生的熱應力傳遞到力值傳感器并記錄輸 出，以給出應力隨時間的變化。試驗機應符合GB/T 17200中1級力值精度，機器應以（20±2.5）mm/min的速度將預 應變設定在±0.1范圍內。溫控室應能夠以至少 30℃/ min 的速率升高溫度，并將試樣保持在 GB/T 2941 規定的所需溫度。腔室的適宜容積應為3L至5L。溫度傳感裝置應位于試樣附近的腔室內寬度和厚度測量裝置 測量試樣厚度和寬度的裝置應符合 GB/T 2941 的規定。

2.試驗條件

（1）推薦測試的溫度設置為60℃、100℃ 和140℃。

（2）推薦預應變可以設置為 0.2、0.4 和 0.6。

3.試樣制備

每組測試條件下要求應不少于 3 個試樣。試樣應由平板模壓切割而成，厚度應為（2±0.2）mm。試樣表面應光滑且規則。試樣停放應符合GB/T 2941，其形狀和尺寸如下圖：

在硫化與測試之間的間隔期間，試樣應盡可能避光。在測量和測試之前，試樣應在標準實驗室溫度下調節至少 3h。如果測試要在標準實驗室溫度以外的起始溫度下進行，試樣應在測試前，立即在測試溫度下調節一段時間，以確保達到測試溫度（見 ISO23529）。

4.試驗步驟

在標準實驗室溫度下，將試樣安裝在夾具中，并以（20±2.5）mm / min 的速度將其拉至所需的預應變，如圖3所示。

將試樣保持在恒定的預應變下，直到由預應變產生的預應力達到表觀平衡值。時間約需 30min。然后，將負荷裝置歸零，并將溫度升高到所需的測試溫度。在加熱開始后，立即記錄熱應 力（指定為零時間）。監測熱應力隨時間的發展和衰減。測試保持時間不小于 30min。除另有規定,測試至少三個溫度下的結果，每個溫度下有三個預應變。

5.試驗結果表示

繪制試樣熱應力隨時間的函數圖。得到最大熱應力、最大熱應力的時間和特定時間的熱應力，應取 20min。

六、總結及反饋

我們在做硫化橡膠檢測時，其中的熱拉伸應力試驗可以幫助我們掌握材料的拉伸變形趨勢，生產企業通過試驗報告得到的數據來比較不同材料的多向拉伸性能，并結合高低溫氣候試驗研究熱成型產品的熱拉伸率與氣候試驗收縮變形的關系，以此用來定量地比較不同材料之間的成形能力差異，從而明確地掌握該種材料的成形能力范圍，指導生產工藝。

企業在采購不同批次的原材料時，可重點對其熱拉伸應力性能進行比較，這樣就可以更好的防止因原材料質量的參差不齊造成產品質量波動，從而有效保證生產的穩定性。