橡膠材料的力學(xué)性能是評(píng)價(jià)其工程應(yīng)用價(jià)值的核心指標(biāo)，其中壓縮強(qiáng)度、回彈性能和磨耗特性直接決定產(chǎn)品的使用壽命與可靠性。當(dāng)前橡膠測(cè)試模具體系已形成多元化品類，除橡膠壓縮強(qiáng)度測(cè)試模具、橡膠回彈性能測(cè)試模具、橡膠磨耗測(cè)試模具外，橡膠撕裂強(qiáng)度測(cè)試模具、橡膠熱老化測(cè)試模具、橡膠介電性能測(cè)試模具等也在不同應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮重要作用。隨著橡膠工業(yè)向高性能化、功能化發(fā)展，各類測(cè)試模具正共同朝著模塊化、智能化方向演進(jìn)，為材料研發(fā)與質(zhì)量控制提供更精準(zhǔn)的技術(shù)支撐。

一、橡膠壓縮強(qiáng)度測(cè)試模具

1. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓縮強(qiáng)度測(cè)試模具由上壓頭、下壓座和定位導(dǎo)柱組成。標(biāo)準(zhǔn)試樣腔尺寸按行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為直徑 29mm× 高度 12.5mm，適配常規(guī)圓柱形試樣。導(dǎo)柱采用 45# 鋼調(diào)質(zhì)處理，配合間隙控制在 0.02-0.05mm，確保壓縮過(guò)程中試樣受力均勻，避免側(cè)向偏移導(dǎo)致的測(cè)試誤差。

2. 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

工作溫度范圍：-40℃~150℃，滿足高低溫環(huán)境下的壓縮性能測(cè)試需求

最大承載壓力：50kN，適配常規(guī)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)

壓頭表面粗糙度：Ra≤0.8μm，減少摩擦系數(shù)對(duì)壓縮變形量的影響

平行度誤差：≤0.01mm/100mm，保證上下工作面的平行度要求

3. 操作規(guī)范

試樣安裝前需清潔模具工作面，去除殘留橡膠碎屑

試樣放入定位腔后，應(yīng)確保其軸線與模具中心軸重合度偏差≤0.5mm

壓縮速率設(shè)置為 5mm/min 時(shí)，模具應(yīng)無(wú)明顯振動(dòng)或異響

測(cè)試完成后，需對(duì)模具進(jìn)行去應(yīng)力處理，避免長(zhǎng)期使用導(dǎo)致的形變累積

二、橡膠回彈性能測(cè)試模具

1. 模具組成與原理

回彈性能測(cè)試模具采用落錘式結(jié)構(gòu)，主要包括錘頭導(dǎo)向筒、試樣夾持裝置和高度測(cè)量標(biāo)尺。依據(jù)行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，錘頭質(zhì)量為 0.5kg，下落高度固定為 500mm，通過(guò)測(cè)量試樣回彈高度計(jì)算回彈率。

2. 核心技術(shù)要求

導(dǎo)向筒垂直度：每米偏差≤0.1mm，確保錘頭運(yùn)動(dòng)軌跡垂直

夾持裝置定位精度：±0.1mm，保證試樣中心與錘頭撞擊點(diǎn)重合

標(biāo)尺最小分度值：1mm，滿足回彈高度的精確測(cè)量

錘頭表面硬度：HRC 58-62，經(jīng)鍍鉻處理提高耐磨性

3. 維護(hù)與校準(zhǔn)

每周需檢查導(dǎo)向筒內(nèi)潤(rùn)滑情況，保持錘頭運(yùn)動(dòng)順暢無(wú)卡滯

每月進(jìn)行回彈高度校準(zhǔn)，使用標(biāo)準(zhǔn)橡膠塊驗(yàn)證系統(tǒng)精度

長(zhǎng)期使用后，若錘頭磨損量超過(guò) 0.2mm，應(yīng)及時(shí)更換以保證測(cè)試一致性

三、橡膠磨耗測(cè)試模具

1. 典型結(jié)構(gòu)形式

磨耗測(cè)試模具主要有兩種類型：① 旋轉(zhuǎn)滾筒式（DIN 磨耗）：包含試樣夾持器、砂輪（粒度 60 目）和加載裝置，試樣尺寸為 16mm×19mm 的圓柱形② 往復(fù)式（阿克隆磨耗）：采用傾斜 30° 的試樣夾持結(jié)構(gòu)，配合砂輪直徑為 150mm

2. 關(guān)鍵性能指標(biāo)

加載精度：±0.5N，常規(guī)測(cè)試加載力為 10N 或 5N

轉(zhuǎn)速控制：40-100r/min 無(wú)級(jí)可調(diào)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性 ±1r/min

磨耗行程測(cè)量精度：±0.1m，累計(jì)行程可達(dá) 1000m

夾持力：50-200N 可調(diào)，確保試樣在測(cè)試過(guò)程中無(wú)滑移

3. 應(yīng)用與技術(shù)趨勢(shì)

針對(duì)新能源汽車密封件測(cè)試，開發(fā)了可模擬油污環(huán)境的復(fù)合型磨耗模具

智能磨耗模具已集成在線粉塵收集與稱重系統(tǒng)，測(cè)試效率提升 30%

采用 3D 打印技術(shù)制造的異形試樣夾具，可適應(yīng)復(fù)雜截面橡膠制品的磨耗測(cè)試

四、模具材料與加工工藝

1. 材料選擇

工作部件：Cr12MoV 模具鋼，經(jīng)深冷處理后硬度可達(dá) HRC 60-62

導(dǎo)向部件：20CrMnTi 滲碳淬火，表面硬度 HRC 58-60

高溫測(cè)試模具：選用 GH4169 高溫合金，確保 300℃以上環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性

2. 加工工藝要求

關(guān)鍵工作面采用超精磨削加工，平面度誤差≤0.005mm

熱處理后需進(jìn)行時(shí)效處理，消除內(nèi)應(yīng)力，保證尺寸穩(wěn)定性

裝配過(guò)程中采用分組裝配法，確保運(yùn)動(dòng)部件配合間隙一致

總結(jié)

橡膠壓縮強(qiáng)度測(cè)試模具、橡膠回彈性能測(cè)試模具、橡膠磨耗測(cè)試模具作為材料力學(xué)性能評(píng)價(jià)的核心工具，其技術(shù)水平直接關(guān)系到檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，需與橡膠耐介質(zhì)測(cè)試模具、橡膠臭氧老化測(cè)試模具、橡膠電性能測(cè)試模具等形成互補(bǔ)，構(gòu)建完整的橡膠材料性能評(píng)價(jià)體系。操作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合定期校準(zhǔn)與維護(hù)，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與一致性。

隨著橡膠材料在高端制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，測(cè)試模具正朝著多參數(shù)集成、環(huán)境模擬和智能化方向快速發(fā)展。未來(lái)，通過(guò)融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、采用自適應(yīng)夾持結(jié)構(gòu)適應(yīng)多規(guī)格試樣、開發(fā)模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)快速換型等創(chuàng)新方向，將進(jìn)一步提升測(cè)試效率與適用性，為新材料研發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量控制提供更全面的技術(shù)支持。模具制造企業(yè)需持續(xù)提升加工精度與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，以滿足不斷升級(jí)的行業(yè)測(cè)試需求。