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皮革—抗张强度的测定

来源:拉力试验机厂家    发布时间:2014-09-11 09:27
    皮革—抗张强度的测定
Leather—Determination of tensile strength 
    
    一、定义及测定意义
    抗张强度是指革试样在受到轴向拉伸被拉断时,在断点处单位横截面上所承受力的负荷数,以牛顿/平方毫米表示,即Mpa。用数学形式表示为:T=P/S
    式中:T —— 试样的抗张强度(N/mm2或Mpa)
         P —— 试样断裂时所承受的拉力(N)
         S —— 试样断裂面的面积(mm2)
    皮革制品一个突出的优点是坚固,经久耐穿,即所采用的皮革具有较高的强度,测定革的抗张强度,了解革在外力作用下的变形情况和它们所承受的作用力,从而在很大程度上判断制品的耐用性能,是鉴定革的物理——机械性能的重要指标之一。
    二、 试样准备
按图 l一8所示位置用模刀从样块上切取,得到形状如图1一18所示的皮革试样(要求切下的试样横断面尽量避免梯形)然后进行空气调节。
抗张强度试样的形状和规格 
图1—18  抗张强度试样的形状和规格
 
表1-2   试样规格(单位: mm)
试样大小 L L1 L2 b b1 R
大  号 190 100 45 20 40 10
中  号 90 50 20 10 25 5
小  号 40 20 10 5 10 2.5
说明:(1)通常试验采用中号试样。
(2)当重革进行抗张强度测定时,往往由于施加的力很大,而使试样在夹头中发生位移现象,如果由于这个原因得不到可靠的数据时,可以采用大号的试样。但应在报告中加以说明。
        (3)如果样品有效面积不够切取中号试样时,可以切取小号的试样,但应在报告中加以说明。
     三、操作方法
    1.测定试样的宽度
测量试样的宽度准确到0.1 mm。共测量六个数据,三个在粒面,三个在肉面。测定部位是:一个在试样腰部的中间E点(见图1—18),第二、第三个分别在E和AB、CD线的中间。六个数据的算术平均值就是这个试样的宽度。对于切取规定试样,宽度可直接取b值。
2.测定试样的厚度
按照厚度测定法的规定,用定重式测厚仪测定试样的厚度。测定的部位是:E,E和AB、CD的中间。 三点的平均值作为这个试样的厚度。(小号试样只测定E点的厚度)
3.计算试样的横截面积
    横截面面积 = 宽度×厚度
    4.测定拉力P
    拉力P在拉力机上测定
   (1)调整拉力机上的砝码,使其负荷不超过试样所能承受力的5倍(估算)。
   (2)调整拉力机活动夹的拉伸速度为l00±20 mm/min。
   (3)调整拉力机读数盘上的指针到“0”点。
   (4)将试样垂直固定在拉力机的上、下夹钳中,使其受力部分的长度为50 mm(小号和大好试样分别为20、100 mm),并使上、下夹钳的边缘分别与AB、CD线相重合,不得歪斜或变曲。
    (5) 开动机器,到试样拉断为止。
   (6)记录试样断点的位置及断时的负荷数P。受力过程中滑出夹持器的试样数据弃之。
    四、计算 
    T = P/S
    式中: T —— 抗张强度(N/mm2或Mpa);
           P —— 试样断开时读出的负荷数(N);
           S —— 断点处的横截面积(mm2);
报告结果取纵横四个测定结果的算术平均值。
注意:试样断在那一点,就按那点的横截面积计算,如若断在两点之间,则取其相邻两点的平均厚度计算横截面积。
五、注意事项
    1.在很多情况下,皮革在使用过程中引起伸长的力往往是几个方向,而不是一个方向,而且这些力仅仅是造成皮革断裂原因中的一小部分原因。因此,就皮革的质量好坏来说,测定抗张强度意义不大。即使在使用过程中施加于皮革的力是一个方向的(如轮胎革),测定抗张强度还不如测定规定负荷伸长率更有意义。在皮革厂(国外)的日常质量控制工作,一般宁愿测定撕裂强度而不测定抗张强度。
    2.所有的试验结果,不但与皮革的涂饰、鞣制方法,以及原皮的种类有关,而且试样切取的部位和方向亦有显著的影响。因此在比较两种或两种以上的皮革质量时,非常重要的是,必须在每个样品的相同部位上切取试样,而且要以背脊线或其它结构上的特点为准,切取同方向试样。
六、影响抗张强度的因素  
1. 原料皮的影响
皮革的抗张强度是由革的纤维数量、粗细、强度以及纤维编织的情况决定,对于同样强度的纤维束,单位面积内纤维越多(紧实)强度越大;纤维束的编织情况不同,强度值也不同。不同的原料皮制得的革上述的情况不同,影响着抗张强度的大小。
原料皮的影响主要从以下几个方面考虑:不同种类的原料皮制成的革。如在鞣制方法相同的条件下,牛皮的强度大于猪皮;猪皮大于羊皮;黄牛皮大于水牛皮。同种类不同路别的原料皮制成的革。同一张原料皮的不同部位。同一部位的不同方向等。对于同一张革,纤维组织紧密而结实的背臀部比松软的腹肷部的抗张强度大,在纤维的同一方向上拉伸则抗张强度大,如作用力方向与纤维束方向形成角度,则抗张强度小,且角度越大,强度越小,因此我们除了按照规定的部位取样外,同时还取了纵横两个方向四个试样。由以上分析可以知道纵向的抗张强度大于横向的抗张强度,所以试样的结果必须取纵横四个数的平均值,尽量使试验结果具有代表性。
2. 加工过程的影响
加工过程不同也会影响抗张强度。如准备工段中,凡使裸皮的纤维组织过于松散的操作都会使抗张强度有所降低;整理操作中,如底革压光,面革熨平和打光等都能使革纤维更紧密,都能提高革的抗张强度。对于同种原料皮所采用的鞣制方法不同,得到的革的强度也不同。通常,铬鞣革强度大于植物鞣革。
  1. 3.    革中水分、油脂含量的影响
    革中水分、油脂含量的增加,由于润滑作用使纤维之间的摩擦力降低,从而提高革的抗张强度。诸如湿的草绳比干的草绳结实,道理就在这里,将风干的底革背部,浸湿到50%的湿度,则其抗张强度可增加为原来数值的1.55倍,这一点也说明了进行空气调节的重要性。(见图1-11)
  1. 4.    其它因素
    对于储存较久或受湿热作用的革,由于受到腐蚀等作用而损失了革纤维,使革的抗张强度下降。
    抗张强度除跟以上因素有关外,还跟拉伸速度有关,拉伸速度越快,抗张强度越大,所以我们统一规定,拉力机的拉伸速度为l00±20 mm/min,以便得到一致可资比较的数据。
    七、拉力机的简单介绍
    l.构造(见图1—19)
    皮革用拉力机为电动杠杆式(刀口型)非金属材料强力试验机,主要有五个部分组成:
    (1) 变速箱(包括电动机)和试样夹移动速度指示盘。
    (2) 夹持试样的机构──两个可以拆卸的夹钳。
    (3) 负荷结构,包括摆锤,零点调节装置和钟摆式刀口。
    (4) 指示部分,包括负荷指示盘及试样伸长值游标卡尺并附自动记录变形曲线装置。
(5) 控制部分,包括电源开关,上下行程安全装置。
摆锤               试样
  1. 1—     摆锤 2—丝杆 3—试样 4—测伸长指针5—测伸长尺
6—缓冲器 7—负荷指示指针 8—负荷读数指针 9—负荷读数盘
   图1—19  刀口型拉力机构造图                   图1—20  刀口型拉力机原理图
 
    2. 工作原理
   (1)支点(刀口) O连接摆杆OC,C端装有一定重量的摆锤,使OC重量为Q,OA为杠杆,A端接夹持试样的上夹钳,如图1一20,拉力机工作原理示意图。上夹钳用以夹持试样的一端,而试样的另一端夹在下夹钳中,此下夹钳则与拉力机中施加拉力的部分相连接。
   (2)试验时摆锤处于垂直位置,负荷指针指零,将样品夹于上下夹钳之中,然后施加拉力,随着向下拉力的增加,由于P的作用,使摆杆顺时针偏转α角,此时力Q的位置从C点到D点,使与摆杆相连的拉杆BE有X的位移,B处的两根指针指出拉力P值,这两个指针一个是负荷指示指针,一个是负荷读数指针。当试样被拉断时(停止施加拉力),负荷指示指针立即退回零点,而负荷读数指针停留不动以便读数,读完后需用手拨回。
    (3)试样拉伸到某位置,停止施加拉力时,如图 l一20虚线位置,受力系统处于平衡状态,以O点取距。 
     P·R·cosα=Q·L·sinα
     式中:P ── 施加于试样的拉力
           Q ── 摆杆下端摆锤的重力
           R ── OA处的力臂
           L ── 摆杆OC长度
           α── OC偏转的角度
 即   P = (Q·L ·sinα)/(R·cosα)
        =(Q·L/R)·tgα
      而  tgα= X/H
      式中:X ── 拉杆BE位移的距离
            H ── O点到拉杆的距离
    对于一台已设计制成的机器Q、L、R、H都是固定的,当测定时选择好Q以后, 
    则       (Q·L)/(R·H)= K 为一常数
    所以      P = K·X
    即对试样所施加的拉力P与拉杆位移成正比,再经过拉杆和齿轮的转换由指针指出受力负荷数。
    3. 量程选择──选择重锤重量Q
    拉力机的量程应根据试样所能承受负荷进行选择,使其负荷不超过试样所能承受力的5倍,测得拉力的负荷值为度量测力范围 (量程)的40~80%,或不小于25%,这就需要选择适当重量的摆锤,且需经常校正。例如250 kg拉力机有三个量程:即0~50 kg,0~l00 kg;0~250 kg。一般量程选择原则:测定服装革抗张强度选用0~50 kg;鞋面革选用0~100 kg;底革选用0~250 kg。
    要求拉力机的准确度为±l%(示值精密度),也就是指表示公斤数的刻度最部分应在l%以内。拉力机的重锤必须经常校正。
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