探討影響軟木板扯斷性能檢測的因素

武英英 曹雪峰 許恒庭 嚴(yán) 杰

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探討影響軟木板扯斷性能檢測的因素

武英英 曹雪峰 許恒庭 嚴(yán) 杰

（上海航天精密機械研究所，上海 201600）

通過測試不同試樣規(guī)格、加載速度、測試溫濕度環(huán)境等，探討適合軟木板扯斷強度測試最佳條件。試驗表明，試樣規(guī)格和加載速度對軟木板扯斷強度檢測結(jié)果影響顯著，測試溫濕度環(huán)境則影響較小，測試時應(yīng)著重控制試驗規(guī)格及加載速度，確保測試結(jié)果滿足型號使用需求。

軟木板；檢測；扯斷強度

1 引言

軟木，俗稱“軟黃金”，主要用來制作瓶塞、軟木地板、裝飾材料等。航天產(chǎn)品用到的軟木板制作過程為栓皮櫟樹皮粉碎風(fēng)選后，再與膠黏劑混合粘合，施加熱壓壓制而成，實際使用時裁切到所需厚度即可[1]。軟木板性能優(yōu)良，質(zhì)地輕盈、防潮性好、保溫性好，最重要的是傳導(dǎo)性極低，具有良好的阻燃性，不產(chǎn)生熱傳導(dǎo)所以無法燃燒起來[2～4]，利用軟木板這個優(yōu)點，將其用作型號產(chǎn)品表面，可起到良好的防熱作用。

根據(jù)航天型號產(chǎn)品使用要求，選用了兩種規(guī)格的軟木板，其中扯斷強度測試結(jié)果較難達到產(chǎn)品指標(biāo)要求，其余性能測試可基本滿足產(chǎn)品需求。通過測試影響軟木板扯斷性能的幾項主要因素，確定軟木板扯斷強度入廠復(fù)驗合適條件，以配合航天型號產(chǎn)品使用。

2 材料與方法

2.1 試樣材料

選用RM-1和RM-2兩種規(guī)格軟木板。具體信息及性能要求見表1和表2。兩種軟木板性能差別原因主要為密度不同而導(dǎo)致尺寸穩(wěn)定性差異，其余性能也相應(yīng)不同。

表1 航天產(chǎn)品用RM-1軟木性能要求

表2 航天產(chǎn)品用RM-2軟木性能要求

2.2 試驗設(shè)備

電子拉力機，UJM4203S，精度0.5級；電熱鼓風(fēng)干燥箱，DHG-9145A；高低溫濕熱環(huán)境試驗箱，HWD605；氣動沖片機，RH-7001；游標(biāo)卡尺、啞鈴狀裁刀等。

2.3 試驗方法

軟木板檢測目前國內(nèi)未形成較為正式的行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)，故拉伸試驗及試樣制作參考標(biāo)準(zhǔn)ISO7322《復(fù)合軟木檢測方法》、GB/T528—1998《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》及軟木生產(chǎn)廠家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/WL01《軟木復(fù)合裝飾材料》（陜西萬林軟木有限公司提供）等方法。

扯斷性能測試分別從試樣尺寸規(guī)格、加載速度、溫度環(huán)境、濕度環(huán)境四方面測試軟木板扯斷性能變化，每組制樣5組，且所有試樣制作完成后在相應(yīng)環(huán)境中至少放置48h以上。

3 試驗方案及數(shù)據(jù)分析

3.1 試樣尺寸對扯斷強度影響

表3 RM-1拉伸試樣尺寸分布及扯斷強度

表4 RM-2拉伸試樣尺寸分布及扯斷強度

扯斷強度取各試樣算術(shù)平均值，準(zhǔn)確至0.01MPa。RM-1及RM-2軟木板不同規(guī)格拉伸試樣尺寸及對應(yīng)測得的扯斷強度見表3、表4。

編號為C-2-1的試樣由于密度小且試樣狹窄部分過窄，裁切時邊緣受損無法制得合格制樣。

拉伸試樣所選用的啞鈴狀試樣，中間平行狹窄部分為測試部分，若試驗過程斷在其它部分則數(shù)據(jù)無效，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5]，共制得6個規(guī)格啞鈴狀拉伸試樣，其中狹窄部分6mm及以下的試樣選用標(biāo)準(zhǔn)裁刀制得，其余2組試樣采用自制工裝制得。軟木板的啞鈴狀試樣裁切時邊緣由于密度較小，質(zhì)地松散，制樣過程裁刀刮帶產(chǎn)生碎屑及裂紋，多數(shù)為不合格試樣，需多次制樣已獲得復(fù)合要求試樣。測試數(shù)據(jù)表明，隨著試樣狹窄部分寬度的增加，邊界效應(yīng)影響減小，測試數(shù)據(jù)也逐漸趨于穩(wěn)定，通過比對，建議選用狹窄部分為35mm的啞鈴狀試樣作為今后入廠驗收試樣尺寸。

3.2 加載速度對扯斷強度影響

測試用軟木板試樣選用狹窄部分為35mm的啞鈴狀試樣。兩種軟木板不同加載速度下獲得的扯斷強度見表5。

表5 軟木板加載速度分布及扯斷強度

由于不同非金屬材料的性能不同，選擇的加載速度往往差異較大。加載速度選擇不適，檢測結(jié)果就失去了可比性和真實性，還可能影響到檢測結(jié)論，如選擇的載荷增長速度大于材料的變形速度，測試得到的數(shù)據(jù)就會偏高。上述試驗中，加載速度區(qū)間設(shè)定在5～300mm/min，當(dāng)加載速率過高時，試樣急劇斷裂，軟木板本身韌性材料特質(zhì)表現(xiàn)出向脆性材料轉(zhuǎn)變的趨勢，數(shù)據(jù)表明適合軟木板扯斷強度測定的加載速度范圍為25～50mm/min之間。

由于試驗數(shù)量限制，如想進一步確定軟木板加載速度與力學(xué)特性之間的關(guān)系，還需做大量試驗。

3.3 測試溫度對軟木板扯斷強度影響

測試用軟木板試樣選用狹窄部分為35mm的啞鈴狀試樣，加載速度設(shè)定為25mm/min，測試結(jié)果如表6所示。

表6 軟木板測試溫度分布及扯斷強度

測試數(shù)據(jù)表明，軟木板扯斷強度隨著測試溫度增加而略有下降，由于軟木板是軟木經(jīng)過粉碎、除雜，最后經(jīng)過膠壓刨切而成，粉碎后的軟木粒子整體結(jié)構(gòu)遭到破壞，完整的軟木粒子屬于多孔材料，空氣占比高，熱傳遞過程僅為細胞內(nèi)空氣傳熱及細胞壁傳熱，受溫度影響小，而軟木板另外增加了軟木粒子間空氣的傳熱，導(dǎo)致扯斷強度出現(xiàn)較小幅度下降情況?？傮w來說，常規(guī)測試溫度區(qū)間對軟木板扯斷性能影響不大。

3.4 測試相對濕度對軟木板扯斷強度影響

表7 軟木板測試相對濕度分布及扯斷強度

測試用軟木板試樣選用狹窄部分為35mm的啞鈴狀試樣，加載速度為25mm/min，測試溫度選擇室溫。不同相對濕度下軟木板的扯斷強度數(shù)據(jù)見表7。

軟木化學(xué)構(gòu)成中含有木質(zhì)素，這是一種高聚物，在高溫高濕環(huán)境中不易分解，另外1cm3體積的栓皮至少由4000萬以上細胞組成，并且每個細胞中都含有空氣，這種特性導(dǎo)致軟木對空氣中到水分不敏感，吸水膨脹率也較低，將軟木板置于不同濕度環(huán)境中，體積變化不明顯，雖然軟木板制作過程中，熱壓切割導(dǎo)致一部分細胞被破壞，但整體影響不大，但測試相對濕度很高時，軟木中的膠黏劑可能會受濕度影響變質(zhì)導(dǎo)致扯斷強度下降。

4 結(jié)束語

從以上試驗研究可以得出，軟木板扯斷強度測試時，試樣尺寸規(guī)格以及試驗加載速度會對軟木板扯斷性能產(chǎn)生顯著影響，今后在軟木板入廠驗收檢驗時，建議選用狹窄部分為35mm的啞鈴狀試樣，加載速度控制在25～50mm/min之間，測試溫濕度環(huán)境影響較小，控制在正常范圍即可。另外試驗中試件數(shù)量有限，要進一步證明影響軟木板扯斷強度性能影響因素，需進行多次重復(fù)試驗。

1 趙戈，段新芳，官恬，等．世界軟木加工利用現(xiàn)狀和我國軟木工業(yè)發(fā)展對策[J]．世界林業(yè)研究，2004，17(5)：25～28

2 曾新德. 我國軟木工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J]. 林業(yè)科技管理，2001(4)：46～51

3 杜子偉. 軟木制品及應(yīng)用[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，1989

4 鄭志峰. 軟木資源及其利用[J]. 云南林業(yè)，2005，26(23)：23～24

5 GB/T528—1998. 硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定[S]. 1998

Discussion on Influence Factors of Tensile Strength of Cork Board

Wu Yingying Cao Xuefeng Xu Hengting Yan Jie

(Shanghai Aerospace Precision Machinery Research Institute，Shanghai 201600)

The influence factors including sample size, loading speed, temperature and humidity of the tensile strength of the cork board were studied. The results show that the sample size and loading speed play a significant role in the tensile test. Sample size and loading speed should be carefully controlled to meet the demands of testing for the aerospace materials.

cork board；testing；tensile strength

武英英（1986-），碩士，礦物加工工程專業(yè)；研究方向：非金屬理化檢測。

2016-11-17