Стандарты ASTM и методы испытаний резины для производителей, занимающихся поставкой резиновых деталей на заказ.

Стандарты ASTM и испытания резины имеют значение, когда ваш продукт зависит от детали из резины, изготовленной на заказ, но резина не является вашим основным продуктом. Вы можете производить насосы, транспортные средства, машины, бытовую технику, электрооборудование или системы для наружного применения. Правильное испытание по стандарту ASTM поможет вам выбрать деталь, сравнить поставщиков и предотвратить утечки, возвраты или необходимость перепроектирования после производства из-за неправильного выбора состава.

Почему тестирование по стандарту ASTM важно перед заказом резиновой детали на заказ?

При разработке оборудования или готового изделия, требующего формованного уплотнения, прокладки, профиля, листа или защитного компонента, название материала является лишь отправной точкой. “НБР-резина”, “ЭПДМ” или “70 по Шору А” не описывают, как готовая деталь будет вести себя в вашем оборудовании.

Ваша деталь может контактировать с гидравлическим маслом, чистящей жидкостью, паром, озоном извне или химической смесью. Она может оставаться сжатой в течение многих лет, деформироваться во время работы или тереться о другую поверхность. Эти условия определяют, какие испытания имеют значение.

Стандарты ASTM позволяют измерять эти параметры. Они помогают вашей инженерной команде определить свойство, которое необходимо контролировать, вашей команде по закупкам сравнивать предложения на той же основе, а вашей команде по контролю качества проверять, соответствует ли производственная партия утвержденному образцу.

ASTM D412: Когда резиновая деталь должна растягиваться, не теряя прочности.

Этот тест часто применяется к формованным уплотнениям, резиновым профилям, сильфонам, шлангам, втулкам, гибким крышкам и деталям, которые растягиваются во время сборки. Он особенно полезен, когда заказчик устанавливает резиновую деталь на вал, втягивает профиль в канал или многократно изгибает компонент во время работы.

Для производителя, закупающего резиновые компоненты, важно понимать, что данные о прочности на растяжение описывают поведение материала в условиях одного испытания. Они не описывают готовое изделие целиком. Композит может обладать высокой прочностью на растяжение, но при этом быть непригодным для тонкой уплотнительной кромки. Очень высокое удлинение также может сопровождаться плохой стабильностью размеров, когда изделие должно сохранять точную форму.

Стандарт ASTM D412 включает различные методы испытаний образцов. Скорость растяжения, температура, влажность, геометрия образца и предварительная подготовка образца могут повлиять на результат. Ваш поставщик должен сообщить об этих условиях, особенно если вы сравниваете два компаунда из разных источников.

Что следует запросить в отчете: Метод D412, тип образца, партия материала, скорость удлинения, условия подготовки, температура и диапазон результатов.

Если деталь имеет резкий переход, линию соединения или тонкий участок, следует провести контроль качества готовой детали или испытания в процессе эксплуатации. Плоский тестовый лист не всегда может выявить недостатки, возникшие в процессе литья.

ASTM D2240: Твердость — это параметр проектирования, а не полное квалификационное требование.

Прибор вдавливает заданный индентор в резину в контролируемых условиях. Шор А является распространенным показателем для многих обычных резиновых смесей, но стандарт охватывает несколько типов твердости по Шору А.

Твердость влияет на то, как деталь устанавливается и как она ведет себя после установки. Мягкая прокладка может прилегать к шероховатому фланцу с меньшим усилием при сборке. Более твердое уплотнение может обеспечить лучшую поддержку под нагрузкой, но для него может потребоваться более точная сопрягаемая поверхность. Мягкое уплотнение может поглощать вибрацию, но может допускать слишком большое перемещение, если оборудование перевозит большой груз.

Именно поэтому “70 Shore A” не является полной спецификацией для резины. Она не подтверждает маслостойкость, способность к восстановлению после сжатия, износостойкость или устойчивость к термическому старению. ASTM описывает это измерение как эмпирический тест на вдавливание. Его не следует рассматривать как прямое измерение одного из основных свойств материала.

Этот тест полезен для контроля производства, поскольку он быстр. Он может выявить изменение в составе компаунда, состоянии отверждения или однородности партии. Однако его надежность снижается, если специалисты игнорируют толщину образца, текстуру поверхности, место проведения теста или разницу между шкалами твердости.

Ловушка покупателя

При выборе поставщика проверьте тип дюрометра, толщину образца, условия подготовки, место измерения, количество измерений и допустимые отклонения. Для тонких профилей, текстурированных листов или готовых деталей с изогнутыми поверхностями согласуйте метод испытаний до сравнения результатов. спецификация резинового листа Толщину и требования к поверхности следует контролировать отдельно от твердости.

ASTM D395: Испытание, обеспечивающее долговременную герметичность.

Стандарт ASTM D395 оценивает, насколько хорошо резина сохраняет свою упругую восстанавливаемость после длительного сжатия. Образец сжимается определенным методом в течение заданного периода времени, часто при повышенной температуре. После снятия сжатия и восстановления оставшаяся деформация рассчитывается как остаточная деформация при сжатии.

Этот тест имеет центральное значение для уплотнительных колец, прокладок, статических уплотнений, опор оборудования, виброгасителей и других деталей, которые должны оставаться под сжатием. Если ваш продукт зависит от постоянного контактного давления, остаточная деформация при сжатии обычно более важна, чем просто прочность на растяжение.

Прокладка может пройти первоначальное испытание давлением, но при этом потерять герметичность после нескольких месяцев эксплуатации. Результатом может стать утечка масла, попадание воздуха, проникновение воды или необходимость технического обслуживания. В случае продукции, продаваемой через дистрибьюторов, первая видимая проблема может заключаться в возврате товара или обращении по гарантии, а не в лабораторном браке.

Стандарт ASTM D395 включает методы испытаний при постоянной силе и при постоянном прогибе. Выбранный метод должен отражать условия эксплуатации. Отчет, в котором не указаны метод сжатия, температура, продолжительность, подробные характеристики образца и процедура восстановления, не может служить надежным средством сравнения.

Перед утверждением результата

Подтвердите все пять пунктов:

• метод сжатия;
• температура испытания;
• длительность воздействия;
• источник образцов или готовых деталей;
• Предельный размер приемки указан на чертеже или в заказе на покупку.

Не требуйте от поставщика “соответствия стандарту ASTM D395”, не указав при этом допустимый предел. Стандарт объясняет, как измерять остаточную деформацию при сжатии. В вашем чертеже или техническом задании на закупку по-прежнему должны быть указаны целевой диапазон, условия испытаний, материал и область применения детали.

Для ответственных уплотнений необходимо учитывать результаты теста D395, а также фактическое соотношение сжатия, конструкцию канавки, температуру, воздействие рабочей жидкости и ожидаемый срок службы. Простое указание номера материала не спасет уплотнение, которое пересжато или плохо закреплено.

ASTM D471: Изменит ли жидкость состояние детали?

Данный стандарт в значительной степени применим к гидравлическим уплотнениям, деталям топливных систем, компонентам насосов, клапанам, промышленным прокладкам, автомобильным деталям и оборудованию, использующему чистящие или технологические химикаты.

Проблема совместимости с жидкостями часто приводит к тому, что недорогой материал становится дорогостоящим решением. Резина может разбухать и перестать плотно прилегать к канавке. Она может сжиматься и терять контактное давление. Она может размягчаться под нагрузкой, затвердевать после извлечения какого-либо ингредиента или терять прочность на разрыв, при этом ее внешний вид остается нормальным.

Выбор тестовой жидкости должен быть тщательным. Эталонное масло не может представлять собой любую коммерческую гидравлическую жидкость, топливную смесь, охлаждающую жидкость или чистящее средство. Добавки, концентрация, температура и продолжительность воздействия могут изменить результат. Если ваш клиент использует фирменную жидкость, предоставьте ее спецификацию или образец до окончательного утверждения состава.

Проверка поставщика: Запросите информацию о составе жидкости, температуре погружения, времени воздействия, источнике образца, а также измерениях до и после воздействия. Изменение объема не следует рассматривать отдельно. Твердость и сохранение прочности на растяжение после погружения могут объяснить, почему деталь, которая все еще подходит, начинает протекать под давлением.

Этот тест также меняет подход к сравнению материалов. Деталь из NBR может быть практичным выбором для многих жидкостей на нефтяной основе, в то время как EPDM может быть более подходящим для воды, пара или воздействия погодных условий. FKM может защитить высокотемпературную жидкостную систему, но его стоимость оправдана только тогда, когда эксплуатационный риск это оправдывает. Результаты теста должны подтверждать выбор конкретного продукта.

ASTM D573: Как термическое старение влияет на состав

Образцы для испытаний выдерживаются в сушильном шкафу с контролируемым потоком воздуха в течение определенного периода времени. Затем в лаборатории измеряются изменения физических свойств по сравнению с исходным материалом.

Этот тест помогает производителям сравнивать составы материалов, используемых в моторных отсеках, бытовой технике, электротехнических уплотнениях, водонагревательном оборудовании, промышленном оборудовании и других изделиях, подвергающихся постоянному воздействию высоких температур.

Термическое старение может сделать резину более твердой и хрупкой. Оно также может уменьшить удлинение, ослабить материал или изменить его способность восстанавливаться после деформации. Для уплотнительной кромки это может означать потерю гибкости и протечку. Для виброопоры это может означать изменение жесткости и нежелательные перемещения оборудования.

В результате получается ускоренное сравнение, а не точное прогнозирование срока службы. В реальном оборудовании присутствуют температурные циклы, кислород, жидкости, давление, движение и геометрия деталей. Поэтому ваш поставщик должен объяснить, почему выбранные условия старения соответствуют ожидаемым условиям эксплуатации.

Что должен показывать полезный отчет?

В отчете должны быть указаны температура старения, время воздействия, испытанные свойства, процентное изменение, источник образца и номер партии. Формулировка типа “термическое старение пройдено” слишком расплывчата для принятия решения о производстве.

ASTM D1149: Может ли озон вызвать растрескивание открытой резиновой детали?

Стандарт ASTM D1149 оценивает растрескивание, вызванное воздействием озона в контролируемых условиях и при поверхностных деформациях. Он применяется к вулканизированной резине, формованным деталям, экструдированным профилям и другим мягким резиновым материалам.

Для наружных профилей, автомобильных уплотнений, защиты кабелей, открытых прокладок и электрических компонентов может потребоваться это испытание, если резина находится на воздухе и подвергается растяжению или деформации. Растрескивание от озона часто начинается с тонких поверхностных линий. Деталь может выглядеть приемлемо на полке, но треснуть после установки, потому что уплотнительная поверхность находится под напряжением.

В ходе испытания используется контролируемая среда озона, и оценивается внешний вид и степень растрескивания. В отчете должны быть указаны концентрация озона, температура, время воздействия, деформация образца, а также тип воздействия (статическое или динамическое).

ASTM отмечает, что результаты ускоренной обработки озоном могут не иметь прямой корреляции с условиями эксплуатации на открытом воздухе. Климат, солнечный свет, нагрузки и геометрия установки различаются от проекта к проекту. Тем не менее, тест по-прежнему полезен для сравнения материалов и выявления слабых мест до начала производства.

Не одобряйте расплывчатые заявления о выветривании.

Если вы производите резиновые профили для наружного применения, не принимайте “атмосферостойкость” за единственное требование. Подтвердите семейство компаундов, условия испытаний на озонирование, поверхностную деформацию и любые необходимые проверки на атмосферостойкость или качество готового профиля. Для завода-поставщика резиновые профили на заказ, При этом геометрию профиля и материал необходимо рассматривать совместно.

ASTM D624: Когда небольшой порез может привести к дефекту изделия

Образец заданной формы растягивается таким образом, чтобы существующий надрез или геометрическая форма создавали контролируемое разрывное воздействие. В ходе испытания измеряется сопротивление разрыву обычных вулканизированных резин и термопластичных эластомеров.

Прочность на разрыв важна, когда деталь имеет тонкий выступ, резкий переход, монтажное отверстие, формованный угол или подвергается многократному изгибанию. Она актуальна для сильфонов, втулок, диафрагм, защитных чехлов, уплотнений и деталей, которые могут растягиваться во время установки.

Резиновая деталь может соответствовать требованиям прочности на растяжение, но при этом порваться в месте локального дефекта. Проблема может проявиться во время сборки, когда оператор перемещает деталь на место. Она также может проявиться позже, когда многократные движения приведут к тому, что небольшой порез превратится в место утечки.

На результат влияют тип образца, направление испытания, условия подготовки, скорость деформации и размер образца. Уточните эти детали, прежде чем сравнивать поставщиков. Для сложных формованных деталей оцените результаты испытания на разрыв с учетом линии разъема, облоя, линии соединения, локальной толщины стенки и метода извлечения из формы.

Предупреждение о дизайне: Если ваш продукт постоянно выходит из строя в одном углу, замена одного типа резины на другой может не решить проблему. Причиной может быть дефект пресс-формы, чрезмерное растяжение во время сборки или слишком малый радиус.

ASTM D5963: Как сравнить износостойкость

В ходе испытания используется вращающийся барабанный абразивный станок. Образец перемещается по абразивной поверхности в контролируемых условиях. Результат может быть выражен в виде потери объема или индекса износостойкости.

Этот тест полезен для роликов, компонентов конвейеров, промышленных ковриков, износостойких полос, напольных покрытий, уплотнений со скользящим движением, а также изделий, подвергающихся многократному контакту с абразивными частицами.

Низкая износостойкость таких изделий может увеличить частоту замены и загрязнить оборудование заказчика резиновыми частицами. Это также может изменить форму уплотнительной или направляющей поверхности, что влияет на контактное давление и точность работы машины.

Стандарт ASTM D5963 используется для сравнения, контроля качества, обеспечения соответствия техническим требованиям и проведения исследований. Он не позволяет точно прогнозировать срок службы, поскольку реальный износ зависит от давления, скорости, шероховатости контрповерхности, температуры, смазки и загрязнения.

Что не может сказать лабораторный номер

Полученные результаты позволяют сравнивать составы, но не могут воспроизвести все условия эксплуатации. Необходимо указать тип абразивного воздействия, нагрузку, скорость, подготовку образца, расчет результатов и номер партии. Если ваша деталь контактирует с известной поверхностью, перед утверждением состава, основываясь только на лабораторных данных об абразивном воздействии, проведите репрезентативный тест.

ASTM D2000: Как преобразовать требования к материалам в спецификацию закупки

ASTM D2000 — это система классификации вулканизированных резиновых изделий. Это не единый тест, как D412 или D2240. Его ценность заключается в том, что он помогает инженерным и закупочным группам описывать требования к составу с помощью категорий материалов, стойкости к термическому старению, стойкости к набуханию в масле, дополнительных свойств и установленных пределов испытаний.

Хотя в названии системы упоминается применение в автомобильной промышленности, она также используется в качестве справочного материала в других отраслях. Она может упростить сравнение предложений поставщиков, когда разные компании используют разные составные названия коммерческих наименований.

Риск заключается в том, что фраза “соответствует стандарту ASTM D2000” воспринимается как полное одобрение продукта. Это не так. Полное описание должно включать соответствующий класс, твердость, требования к суффиксу, характеристики испытаний и предельные значения. Для узкоспециализированных применений могут потребоваться дополнительные требования, согласованные между покупателем и поставщиком.

Например, поставщику автомобильных уплотнений может потребоваться определить параметры термостойкости, маслостойкости, твердости, прочности на растяжение, удлинения и остаточной деформации при сжатии. Производителю химического оборудования могут потребоваться другие параметры воздействия рабочей среды, температурного цикла или габаритные требования. Стандарт задает структуру, но решение принимается исходя из области применения продукта.

Прежде чем утвердить коммерческое предложение, основанное на методе D2000, попросите поставщика расшифровать каждую часть описания. Уточните, какие методы тестирования подтверждают каждое свойство и относится ли отчет к тому же соединению и партии, которые будут использоваться в производстве.

Как составить план испытаний ASTM для вашего продукта

Начните с наиболее дорогостоящей поломки детали. Для статического масляного уплотнения обычно требуется проверка на совместимость с жидкостью и сохранение сжатия, прежде чем потребуется испытание на истирание. Для подвижного профиля может потребоваться оценка на разрыв, истирание и многократное изгибание. Для наружной прокладки может потребоваться проверка на воздействие озона и атмосферных условий. Для высокотемпературного узла может потребоваться термостабильность, прежде чем сравнение цен станет целесообразным.

Затем определите условия, которые должен имитировать тест. Укажите фактическую жидкость, рабочую температуру, степень сжатия, движение, площадь контакта, время воздействия и требуемый срок службы. Чем точнее будут указаны условия, тем полезнее станет рекомендация поставщика.

Наконец, свяжите испытания материала с готовой деталью. Формованные компоненты могут выйти из строя из-за недостаточного отверждения, пустот, линий склейки, облоя, несоответствия размеров или низкого коэффициента сжатия. Экструдированные профили могут выйти из строя из-за усадки, разбухания в матрице, дефектов поверхности или неправильной длины резки. Утвержденный план должен включать как испытания композитных материалов, так и проверку готовой детали.

Метод испытаний ASTM и стандарт приемки закупок — это разные вещи.

Метод испытаний ASTM объясняет, как производится измерение. Стандарт приемки закупок объясняет, что поставщик должен поставить.

В технической документации на закупку должны быть указаны материал или состав, номер детали, метод испытаний и его редакция, источник образца или готовой детали, условия подготовки, среда воздействия, температура, продолжительность, требуемый диапазон результатов, частота отбора проб и действия в случае неудовлетворительного результата.

Без этих сведений два поставщика могут заявлять о соответствии стандарту ASTM, предоставляя при этом отчеты, которые невозможно сравнить. Заявление типа “проверено в соответствии со стандартом ASTM D471” не говорит о том, соответствует ли материал вашим фактическим требованиям к водостойкости.

Не следует требовать проведения всех доступных тестов. Длинный список тестов увеличивает затраты и объем документации, если он не учитывает реальные риски для продукта. В первую очередь следует выбрать тесты, которые позволяют выявить наиболее вероятные причины отказа, а затем добавить требования заказчика, отрасли или регулирующих органов.

Как проверить, действительно ли поставщик соответствует стандарту

Запрашивайте протокол испытаний, а не только номер ASTM, указанный в коммерческом предложении. В протоколе должны быть указаны обозначение стандарта, редакция, материал, образец, условия испытаний, результат измерений, дата испытаний, информация об оборудовании или лаборатории, а также номер партии.

Проверьте, соответствует ли отчет запрашиваемому вами материалу. Изменение полимера, наполнителя, цвета, твердости, системы отверждения или поставщика может сделать старый отчет неактуальным. Для деталей, изготовленных по индивидуальному заказу, подтвердите, использовался ли в тестировании эквивалентный производственный компаунд, а не стандартный лабораторный образец.

Перед сравнением результатов проверьте условия. Температура, время погружения, толщина образца, тип жидкости, время восстановления и направление испытания могут повлиять на результат. Поставщик, предоставивший результат, но не объяснивший условия, не предоставил достаточных доказательств для утверждения критически важной детали.

Поинтересуйтесь, как поставщик контролирует производственную партию после утверждения образца. Полезными доказательствами могут служить проверка сырья, контроль на этапах производства, размеры готовых деталей, записи о твердости, визуальный осмотр, данные сертификата анализа и прослеживаемость от партии компаунда до отгрузки. Поставщик процесс обеспечения качества Необходимо сопоставить эти записи с требованиями ASTM, указанными в вашем заказе.

Распространенные проблемы при испытаниях резины по стандарту ASTM.

Первая проблема заключается в выборе стандарта, потому что он звучит знакомо, а не потому, что он контролирует риски, связанные с продукцией. Вторая — это запрос на проведение испытаний без определения условий испытаний. Третья — это принятие отчета без проверки источника партии или готовой детали.

Ещё одна распространённая ошибка — рассматривать твёрдость как полный показатель качества материала. Твёрдость полезна, но она не может доказать водостойкость, способность к восстановлению после сжатия, термостойкость или прочность на разрыв.

Последняя проблема заключается в предположении, что ускоренное испытание точно предсказывает срок службы детали. Испытания по стандарту ASTM улучшают сравнение и контроль. Они не исключают влияния геометрии, установки, напряжений, загрязнений, смесей жидкостей или изменений температуры.

Часто задаваемые вопросы о стандартах ASTM и испытаниях резины

Какие испытания по стандарту ASTM должен запросить производитель для изготовления резиновой детали на заказ?

Начните с той неисправности, которая приведет к наибольшим затратам. В случае статических уплотнений обычно начинают с проверки остаточной деформации при сжатии и устойчивости к воздействию жидкостей. Для деталей, предназначенных для наружного применения, может потребоваться проверка на устойчивость к озону. Для движущихся частей могут потребоваться испытания на разрыв и истирание. Испытания на твердость и прочность на растяжение обычно подтверждают принятое решение, а не заменяют его.

Является ли ASTM D2000 сертификатом для резиновых деталей, изготавливаемых на заказ?

Нет. ASTM D2000 — это система классификации и спецификаций. Она помогает описать требования к резине, но для определения отдельных свойств по-прежнему требуются отдельные методы испытаний. В вашей спецификации на закупку должны быть указаны применимый сорт, свойства, условия испытаний и предельные значения.

Достаточно ли отчета о твердости по Шору А для одобрения резинового уплотнения?

Нет. Это подтверждает твердость при вдавливании в заданных условиях. Это не доказывает, что уплотнение будет противостоять рабочей жидкости, сохранять сжатие, выдерживать термическое старение или сохранять свои размеры.

Может ли поставщик использовать один отчет ASTM для каждой изготовленной на заказ резиновой детали?

Обычно нет. Отчет имеет смысл только тогда, когда материал, состав, партия, образец и условия испытаний соответствуют требованиям к продукту. Для разных продуктов могут потребоваться разные испытания, даже если используется одно и то же семейство каучуков.

Что следует указать в заказе на закупку резины?

Укажите требования к составу или материалу, диапазон твердости, соответствующие методы ASTM, условия испытаний, допустимые пределы, размеры готовой детали, план отбора проб, требования к сертификату анализа и прослеживаемость партии. Для критически важных деталей также может потребоваться утверждение образцов и испытания на прочность перед началом серийного производства.

Может ли тестирование по стандарту ASTM предотвратить все поломки резиновых изделий?

Нет. Испытания снижают неопределенность, но характеристики изделия также зависят от конструкции, качества пресс-формы, процесса отверждения, размеров, установки и условий эксплуатации. Наиболее надежный план предполагает связь испытаний материалов с проверкой готового изделия.

Заключительные мысли

Стандарты ASTM и методы испытаний резины имеют большое значение, поскольку они превращают обсуждение материалов в решение, касающееся производства. Их можно использовать для сравнения компаундов, определения требований к поставщикам и выявления слабых кандидатов до того, как они попадут на оборудование заказчика.

Правильный подход прост: начните с условий эксплуатации детали, определите тип отказа, который необходимо предотвратить, выберите тест ASTM, измеряющий этот риск, и определите допустимый предел перед оформлением заказа.

Для изготовления резиновых деталей на заказ компания WeProFab может проанализировать ваш чертеж, рабочую среду, температурный диапазон, сжатие, подвижность и целевой срок службы, прежде чем рекомендовать состав и план испытаний. Этот же анализ может связать выбор материала с формованием, экструзией, контролем размеров и производственным контролем.