傳輸帶覆蓋膠耐磨性能試驗的可變性
加入技術交流群
該試驗已經成為橡膠工業(yè)的一種通用工具，原因在于：操作簡便；即使是技術知識略差的人員也容易理解結果；成本低；提供一個數字，人們能夠基于其明顯的耐磨性能對覆蓋膠分類。機靈的商人使用這些數據，期望對比競爭對手的產品展示其公司產品的優(yōu)越性，或者，假設具有“最佳”耐磨數值的產品將具有最長的使用壽命和最高的最終價值時，計劃購買新產品的客戶發(fā)現能夠方便篩選，因此也使用這些數據。
雖然努力創(chuàng)建該試驗的目的是向我們提供一種標準化方式評估和比較橡膠覆蓋膠的耐磨性能，但是，這種試驗并不完美。2006年11月11日制定的DIN ISO 4649:2006-11標準告知操作人員：“這些試驗方法適合于比較試驗、質量控制以及研發(fā)工作；但是，可以推斷磨損試驗結果和服務性能之間沒有密切關系?！痹谠摌藴实摹熬芏群推睢辈糠?，繼續(xù)參考了可以預期的潛在重復性和再現性。比較15個不同實驗室之間的可變性顯示，一個實驗室內部的試驗結果變化可以高達14.5%，但是不同位置之間的變化可以高達27.6%。
下列工作將聚焦和討論能夠影響磨損試驗中觀察到的變化水平的一些因素，并引用了作者在過去兩年調查各種試驗和制造問題時目擊試驗的具體示例。了解這些因素之后，操作人員將能夠采取最佳做法，從而降低實驗室試驗結果的可變性作用。
實驗設備
● Zwick材料試驗公司提供的Zwick BH04.6103.000旋轉鼓磨損試驗設備
● 100毫米×100毫米×7毫米鋼質樣品模具
● 16毫米旋轉鋼質模具切割頭，依據ISO:4649規(guī)格
● 1,100轉/分臺式鉆床
● Wabash液壓固化壓機
● 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）實驗室分析天平（0.0001克靈敏度）
材料
● BAM-E001 ISO:4649 #3807標準參考校準覆蓋膠#1
● Fenner Dunlop專有高DIN試驗覆蓋膠#1（~300 DIN）
● Fenner Dunlop專有低DIN試驗覆蓋膠#2（~25 DIN）
固定試驗參數
● 樣品運行路徑 – 40米
● 鋼鼓旋轉速度 – 40轉/分±1轉/分
● 樣品固化溫度 – 1490C
● 樣品固化時間 – 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DIN ISO 4649:2006-11規(guī)格執(zhí)行試驗。根據購買設備時提供的Zwick材料試驗技術文檔說明書Dok Nr F12-002（參考編號V12-006）中所述的說明操作旋轉鋼鼓磨損試驗設備。
結果和討論
將發(fā)現影響磨損試驗結果極為重要的變量分為四種不同類別，包括與“儀器”、“校準”、“樣品制備”和“試驗”相關的類別，參見圖1。另外表明總是存在操作人員影響以及作用于這些類別的不可避免的現實。
第一組變量包括直接與儀器本身相關的因素。當系統(tǒng)性消除變化源頭時，對儀器開展診斷檢查是一個好的起點。如果儀器設置不正確，則操作人員無法預期最佳降低任何其它類別中的變化。首次使用儀器之前以及觀察到結果存在可疑變化時，應確認下列參數：
● 鋼鼓速度 – 應由制造商設置在40轉/分±1轉/分。
● 樣品橫向位移 – 應由制造商設置。樣品應以鋼鼓每轉4.20毫米±0.04毫米的速度橫穿砂紙橫向移動。
● 樣品路徑總長度 – 許多儀器可以選擇使用20米和40米的磨損路徑。使用的標準路徑長度是40米。
● 旋轉與非旋轉試驗頭 – 除了橫穿砂紙橫向移動以外，許多磨損試驗設備能夠旋轉樣品。使用該選項能夠形成更惡劣的試驗條件并最終增加體積損失。操作人員必須決定哪種試驗方法能夠滿足其特別機構的試驗程序規(guī)格。操作非旋轉樣品頭選擇是一種標準做法，如果制造商未執(zhí)行操作，則應設置儀器如此操作。（說明：在調查兩個不同實驗室之間的試驗結果變化時，作者發(fā)現在一個位置而不是另一個位置無意使用旋轉樣品頭選項，是造成結果偏差巨大的根本原因。）
● 接觸力 – 將精確重量的工作盤連接到樣品試驗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牛±0.2牛的力量，將7.5牛的額外重量增加到一體式2.5牛試驗頭上以達到這一力量。（說明：在一種情況下，作者發(fā)現一個實驗室誤用12.5牛的重量，是造成實驗室之間試驗結果變化的根本原因。）
接觸力是試驗耐磨性能的一個重要變量。圖2顯示了使用不正確重量、因而樣品接觸壓力不正確時會出現的巨大結果變化。對于相同樣品，結果范圍從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，感知的耐磨性能變得更糟，或者，使用更低接觸力時，感知的耐磨性能會出現提高。兩種極端情況產生錯誤提供的錯誤數據，誤傳了正在試驗的覆蓋膠的真正性能。
● 砂紙安裝 - 正確安裝和調整砂紙是形成整個儀器完整性的基礎。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，因為會在運行期間中斷樣品按鈕的正確移動，造成結果不一致。
校準
正確設置所有儀器參數之后，下一個潛在變化區(qū)域包括與校準相關的因素，其中包括調整或“校準”砂紙、合適儲存和使用標準參考覆蓋膠以及正確確定計算樣品體積損失的校準指標。
● 砂紙調整 – 即使正確安裝砂紙之后，使用之前仍然必須校準或調整到正確的“磨損力”。由于砂紙來自制造商，研磨性太強，必須使用鋼質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DIN ISO 4649定義的標準參考覆蓋膠的質量損失確定研磨性，必須位于180-220 毫克質量損失的指定范圍之內。
圖3顯示了沒有修正砂紙的研磨力時各種研磨性水平對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的最低可接受范圍270立方毫米至使用研磨力時相同覆蓋膠的最高可接受范圍330立方毫米。
● 標準參考覆蓋膠的儲存條件 - 標準參考覆蓋膠容易出現與任何其它橡膠產品相同的退化，因此，正確儲存對于維持長期完整性和可靠性極為重要。參考覆蓋膠應儲存在涼快、陰暗的地方，遠離熱源、化學物品或者避免潛在紫外線或臭氧影響。使用儲存和保管不同的標準參考覆蓋膠時，由于某種形式退化導致的參考覆蓋膠特性變化，會導致實驗室之間的結果變化。（說明：在調查試驗結果變化時，作者發(fā)現一個實驗室將其標準參考覆蓋膠儲存在烘箱旁邊的抽屜內。更換了覆蓋膠，試驗結果變化降低。）
● 校準指標 – 用于調整砂紙和確立修正系數或校準指標的標準參考覆蓋膠是一種嚴格受控的覆蓋膠，在標準中稱為BAM-E001 ISO:4649，或者稱為標準參考覆蓋膠#1。這種材料的一個很小樣品都十分昂貴，因此一些實驗室在其校準習慣中會采取捷徑。
已經發(fā)現操作人員一般每月試驗三個按鈕并計算平均質量損失而確認砂紙的研磨性，然后將該數字用作計算代表砂紙研磨性的體積損失時使用的目前月的校準數字或者修正系數。其它考慮不周的捷徑包括試驗相同參考按鈕一次以上，或者在某些數量的樣品之后試驗參考按鈕，但未必是依據建議的每個樣品。這些方法不僅沒有遵循DIN ISO 4649標準，而且沒有在試驗特別樣品時精確代表砂紙的研磨性。即使參考覆蓋膠是一種嚴格受控的標準覆蓋膠，但是仍然存在變化。另外，砂紙的研磨性隨著時間變化，使用增加時逐漸磨損。
由于存在這些原因，確立每種試驗樣品的一種獨特校準指標十分重要。試驗樣品覆蓋膠之前和之后試驗參考材料能夠完成這種任務，因此能為操作人員提供試驗時砂紙的研磨力的最近狀態(tài)，并提高結果的精確度和一致性。
評論