傳輸帶覆蓋膠耐磨性能試驗(yàn)的可變性
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時(shí)間：2017-03-23
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該試驗(yàn)已經(jīng)成為橡膠工業(yè)的一種通用工具，原因在于：操作簡(jiǎn)便；即使是技術(shù)知識(shí)略差的人員也容易理解結(jié)果；成本低；提供一個(gè)數(shù)字，人們能夠基于其明顯的耐磨性能對(duì)覆蓋膠分類(lèi)。機(jī)靈的商人使用這些數(shù)據(jù)，期望對(duì)比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品展示其公司產(chǎn)品的優(yōu)越性，或者，假設(shè)具有“最佳”耐磨數(shù)值的產(chǎn)品將具有最長(zhǎng)的使用壽命和最高的最終價(jià)值時(shí)，計(jì)劃購(gòu)買(mǎi)新產(chǎn)品的客戶(hù)發(fā)現(xiàn)能夠方便篩選，因此也使用這些數(shù)據(jù)。
雖然努力創(chuàng)建該試驗(yàn)的目的是向我們提供一種標(biāo)準(zhǔn)化方式評(píng)估和比較橡膠覆蓋膠的耐磨性能，但是，這種試驗(yàn)并不完美。2006年11月11日制定的DIN ISO 4649:2006-11標(biāo)準(zhǔn)告知操作人員：“這些試驗(yàn)方法適合于比較試驗(yàn)、質(zhì)量控制以及研發(fā)工作；但是，可以推斷磨損試驗(yàn)結(jié)果和服務(wù)性能之間沒(méi)有密切關(guān)系?！痹谠摌?biāo)準(zhǔn)的“精密度和偏差”部分，繼續(xù)參考了可以預(yù)期的潛在重復(fù)性和再現(xiàn)性。比較15個(gè)不同實(shí)驗(yàn)室之間的可變性顯示，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的試驗(yàn)結(jié)果變化可以高達(dá)14.5%，但是不同位置之間的變化可以高達(dá)27.6%。
下列工作將聚焦和討論能夠影響磨損試驗(yàn)中觀察到的變化水平的一些因素，并引用了作者在過(guò)去兩年調(diào)查各種試驗(yàn)和制造問(wèn)題時(shí)目擊試驗(yàn)的具體示例。了解這些因素之后，操作人員將能夠采取最佳做法，從而降低實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果的可變性作用。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備
● Zwick材料試驗(yàn)公司提供的Zwick BH04.6103.000旋轉(zhuǎn)鼓磨損試驗(yàn)設(shè)備
● 100毫米×100毫米×7毫米鋼質(zhì)樣品模具
● 16毫米旋轉(zhuǎn)鋼質(zhì)模具切割頭，依據(jù)ISO:4649規(guī)格
● 1,100轉(zhuǎn)/分臺(tái)式鉆床
● Wabash液壓固化壓機(jī)
● Zwiek 2毫米樣品深度隔離器
● VSM Vitex KK511XP60 470毫米×400毫米60粒度砂紙
● Sartorius（賽多利斯）實(shí)驗(yàn)室分析天平（0.0001克靈敏度）
材料
● BAM-E001 ISO:4649 #3807標(biāo)準(zhǔn)參考校準(zhǔn)覆蓋膠#1
● Fenner Dunlop專(zhuān)有高DIN試驗(yàn)覆蓋膠#1（~300 DIN）
● Fenner Dunlop專(zhuān)有低DIN試驗(yàn)覆蓋膠#2（~25 DIN）
固定試驗(yàn)參數(shù)
● 樣品運(yùn)行路徑 – 40米
● 鋼鼓旋轉(zhuǎn)速度 – 40轉(zhuǎn)/分±1轉(zhuǎn)/分
● 樣品固化溫度 – 1490C
● 樣品固化時(shí)間 – 30分鐘
● 樣品固化壓力 – 300 psi
方法
除了隔離和操作的變量以外，根據(jù)DIN ISO 4649:2006-11規(guī)格執(zhí)行試驗(yàn)。根據(jù)購(gòu)買(mǎi)設(shè)備時(shí)提供的Zwick材料試驗(yàn)技術(shù)文檔說(shuō)明書(shū)Dok Nr F12-002（參考編號(hào)V12-006）中所述的說(shuō)明操作旋轉(zhuǎn)鋼鼓磨損試驗(yàn)設(shè)備。
結(jié)果和討論
將發(fā)現(xiàn)影響磨損試驗(yàn)結(jié)果極為重要的變量分為四種不同類(lèi)別，包括與“儀器”、“校準(zhǔn)”、“樣品制備”和“試驗(yàn)”相關(guān)的類(lèi)別，參見(jiàn)圖1。另外表明總是存在操作人員影響以及作用于這些類(lèi)別的不可避免的現(xiàn)實(shí)。
第一組變量包括直接與儀器本身相關(guān)的因素。當(dāng)系統(tǒng)性消除變化源頭時(shí)，對(duì)儀器開(kāi)展診斷檢查是一個(gè)好的起點(diǎn)。如果儀器設(shè)置不正確，則操作人員無(wú)法預(yù)期最佳降低任何其它類(lèi)別中的變化。首次使用儀器之前以及觀察到結(jié)果存在可疑變化時(shí)，應(yīng)確認(rèn)下列參數(shù)：
● 鋼鼓速度 – 應(yīng)由制造商設(shè)置在40轉(zhuǎn)/分±1轉(zhuǎn)/分。
● 樣品橫向位移 – 應(yīng)由制造商設(shè)置。樣品應(yīng)以鋼鼓每轉(zhuǎn)4.20毫米±0.04毫米的速度橫穿砂紙橫向移動(dòng)。
● 樣品路徑總長(zhǎng)度 – 許多儀器可以選擇使用20米和40米的磨損路徑。使用的標(biāo)準(zhǔn)路徑長(zhǎng)度是40米。
● 旋轉(zhuǎn)與非旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)頭 – 除了橫穿砂紙橫向移動(dòng)以外，許多磨損試驗(yàn)設(shè)備能夠旋轉(zhuǎn)樣品。使用該選項(xiàng)能夠形成更惡劣的試驗(yàn)條件并最終增加體積損失。操作人員必須決定哪種試驗(yàn)方法能夠滿(mǎn)足其特別機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)程序規(guī)格。操作非旋轉(zhuǎn)樣品頭選擇是一種標(biāo)準(zhǔn)做法，如果制造商未執(zhí)行操作，則應(yīng)設(shè)置儀器如此操作。（說(shuō)明：在調(diào)查兩個(gè)不同實(shí)驗(yàn)室之間的試驗(yàn)結(jié)果變化時(shí)，作者發(fā)現(xiàn)在一個(gè)位置而不是另一個(gè)位置無(wú)意使用旋轉(zhuǎn)樣品頭選項(xiàng)，是造成結(jié)果偏差巨大的根本原因。）
● 接觸力 – 將精確重量的工作盤(pán)連接到樣品試驗(yàn)頭頂部形成橡膠樣品和砂紙之間的接觸力。DIN ISO 4649:2006指定了10?！?.2牛的力量，將7.5牛的額外重量增加到一體式2.5牛試驗(yàn)頭上以達(dá)到這一力量。（說(shuō)明：在一種情況下，作者發(fā)現(xiàn)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室誤用12.5牛的重量，是造成實(shí)驗(yàn)室之間試驗(yàn)結(jié)果變化的根本原因。）
接觸力是試驗(yàn)?zāi)湍バ阅艿囊粋€(gè)重要變量。圖2顯示了使用不正確重量、因而樣品接觸壓力不正確時(shí)會(huì)出現(xiàn)的巨大結(jié)果變化。對(duì)于相同樣品，結(jié)果范圍從2.5牛接觸力的51立方毫米體積損失到12.5牛接觸力的449立方毫米體積損失。使用更高接觸力時(shí)，感知的耐磨性能變得更糟，或者，使用更低接觸力時(shí)，感知的耐磨性能會(huì)出現(xiàn)提高。兩種極端情況產(chǎn)生錯(cuò)誤提供的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，誤傳了正在試驗(yàn)的覆蓋膠的真正性能。
● 砂紙安裝 - 正確安裝和調(diào)整砂紙是形成整個(gè)儀器完整性的基礎(chǔ)。DIN ISO 4649指定使用470毫米×400毫米的60粒度砂紙。必須可靠、均勻安裝砂紙，端部之間保留2毫米±0.2毫米的間隙。邊緣不得突出，因?yàn)闀?huì)在運(yùn)行期間中斷樣品按鈕的正確移動(dòng)，造成結(jié)果不一致。
校準(zhǔn)
正確設(shè)置所有儀器參數(shù)之后，下一個(gè)潛在變化區(qū)域包括與校準(zhǔn)相關(guān)的因素，其中包括調(diào)整或“校準(zhǔn)”砂紙、合適儲(chǔ)存和使用標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠以及正確確定計(jì)算樣品體積損失的校準(zhǔn)指標(biāo)。
● 砂紙調(diào)整 – 即使正確安裝砂紙之后，使用之前仍然必須校準(zhǔn)或調(diào)整到正確的“磨損力”。由于砂紙來(lái)自制造商，研磨性太強(qiáng)，必須使用鋼質(zhì)樣品按鈕將研磨性降到控制水平以更改砂紙的研磨性。根據(jù)DIN ISO 4649定義的標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠的質(zhì)量損失確定研磨性，必須位于180-220 毫克質(zhì)量損失的指定范圍之內(nèi)。
圖3顯示了沒(méi)有修正砂紙的研磨力時(shí)各種研磨性水平對(duì)樣品覆蓋膠體積損失的影響。體積損失范圍從具有研磨力時(shí)的最低可接受范圍270立方毫米至使用研磨力時(shí)相同覆蓋膠的最高可接受范圍330立方毫米。
● 標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠的儲(chǔ)存條件 - 標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠容易出現(xiàn)與任何其它橡膠產(chǎn)品相同的退化，因此，正確儲(chǔ)存對(duì)于維持長(zhǎng)期完整性和可靠性極為重要。參考覆蓋膠應(yīng)儲(chǔ)存在涼快、陰暗的地方，遠(yuǎn)離熱源、化學(xué)物品或者避免潛在紫外線或臭氧影響。使用儲(chǔ)存和保管不同的標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠時(shí)，由于某種形式退化導(dǎo)致的參考覆蓋膠特性變化，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室之間的結(jié)果變化。（說(shuō)明：在調(diào)查試驗(yàn)結(jié)果變化時(shí)，作者發(fā)現(xiàn)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室將其標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠儲(chǔ)存在烘箱旁邊的抽屜內(nèi)。更換了覆蓋膠，試驗(yàn)結(jié)果變化降低。）
● 校準(zhǔn)指標(biāo) – 用于調(diào)整砂紙和確立修正系數(shù)或校準(zhǔn)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠是一種嚴(yán)格受控的覆蓋膠，在標(biāo)準(zhǔn)中稱(chēng)為BAM-E001 ISO:4649，或者稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)參考覆蓋膠#1。這種材料的一個(gè)很小樣品都十分昂貴，因此一些實(shí)驗(yàn)室在其校準(zhǔn)習(xí)慣中會(huì)采取捷徑。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)操作人員一般每月試驗(yàn)三個(gè)按鈕并計(jì)算平均質(zhì)量損失而確認(rèn)砂紙的研磨性，然后將該數(shù)字用作計(jì)算代表砂紙研磨性的體積損失時(shí)使用的目前月的校準(zhǔn)數(shù)字或者修正系數(shù)。其它考慮不周的捷徑包括試驗(yàn)相同參考按鈕一次以上，或者在某些數(shù)量的樣品之后試驗(yàn)參考按鈕，但未必是依據(jù)建議的每個(gè)樣品。這些方法不僅沒(méi)有遵循DIN ISO 4649標(biāo)準(zhǔn)，而且沒(méi)有在試驗(yàn)特別樣品時(shí)精確代表砂紙的研磨性。即使參考覆蓋膠是一種嚴(yán)格受控的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋膠，但是仍然存在變化。另外，砂紙的研磨性隨著時(shí)間變化，使用增加時(shí)逐漸磨損。
由于存在這些原因，確立每種試驗(yàn)樣品的一種獨(dú)特校準(zhǔn)指標(biāo)十分重要。試驗(yàn)樣品覆蓋膠之前和之后試驗(yàn)參考材料能夠完成這種任務(wù)，因此能為操作人員提供試驗(yàn)時(shí)砂紙的研磨力的最近狀態(tài)，并提高結(jié)果的精確度和一致性。
評(píng)論