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(cè)的因素

武英英 曹雪峰 許恒庭 嚴(yán) 杰

（上海航天精密機(jī)械研究所，上海 201600）

通過(guò)測(cè)試不同試樣規(guī)格、加載速度、測(cè)試溫濕度環(huán)境等，探討適合軟木板扯斷強(qiáng)度測(cè)試最佳條件。試驗(yàn)表明，試樣規(guī)格和加載速度對(duì)軟木板扯斷強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果影響顯著，測(cè)試溫濕度環(huán)境則影響較小，測(cè)試時(shí)應(yīng)著重控制試驗(yàn)規(guī)格及加載速度，確保測(cè)試結(jié)果滿足型號(hào)使用需求。

軟木板；檢測(cè)；扯斷強(qiáng)度

1 引言

軟木，俗稱“軟黃金”，主要用來(lái)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(guò)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(shí)際使用時(shí)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(wú)法燃燒起來(lái)[2～4]，利用軟木板這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，將其用作型號(hào)產(chǎn)品表面，可起到良好的防熱作用。

根據(jù)航天型號(hào)產(chǎn)品使用要求，選用了兩種規(guī)格的軟木板，其中扯斷強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果較難達(dá)到產(chǎn)品指標(biāo)要求，其余性能測(cè)試可基本滿足產(chǎn)品需求。通過(guò)測(cè)試影響軟木板扯斷性能的幾項(xiàng)主要因素，確定軟木板扯斷強(qiáng)度入廠復(fù)驗(yàn)合適條件，以配合航天型號(hào)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(jiàn)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(yàn)設(shè)備

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

2.3 試驗(yàn)方法

軟木板檢測(cè)目前國(guó)內(nèi)未形成較為正式的行業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，故拉伸試驗(yàn)及試樣制作參考標(biāo)準(zhǔn)ISO7322《復(fù)合軟木檢測(cè)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(cè)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(wàn)林軟木有限公司提供）等方法。

扯斷性能測(cè)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(cè)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(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析

3.1 試樣尺寸對(duì)扯斷強(qiáng)度影響

表3 RM-1拉伸試樣尺寸分布及扯斷強(qiáng)度

表4 RM-2拉伸試樣尺寸分布及扯斷強(qiáng)度

扯斷強(qiáng)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(duì)應(yīng)測(cè)得的扯斷強(qiáng)度見(jiàn)表3、表4。

編號(hào)為C-2-1的試樣由于密度小且試樣狹窄部分過(guò)窄，裁切時(shí)邊緣受損無(wú)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(cè)試部分，若試驗(yàn)過(guò)程斷在其它部分則數(shù)據(jù)無(wú)效，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5]，共制得6個(gè)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(shí)邊緣由于密度較小，質(zhì)地松散，制樣過(guò)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(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)也逐漸趨于穩(wěn)定，通過(guò)比對(duì)，建議選用狹窄部分為35mm的啞鈴狀試樣作為今后入廠驗(yàn)收試樣尺寸。

3.2 加載速度對(duì)扯斷強(qiáng)度影響

測(cè)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(qiáng)度見(jiàn)表5。

表5 軟木板加載速度分布及扯斷強(qiáng)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(cè)結(jié)果就失去了可比性和真實(shí)性，還可能影響到檢測(cè)結(jié)論，如選擇的載荷增長(zhǎng)速度大于材料的變形速度，測(cè)試得到的數(shù)據(jù)就會(huì)偏高。上述試驗(yàn)中，加載速度區(qū)間設(shè)定在5～300mm/min，當(dāng)加載速率過(guò)高時(shí)，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(shì)，數(shù)據(jù)表明適合軟木板扯斷強(qiáng)度測(cè)定的加載速度范圍為25～50mm/min之間。

由于試驗(yàn)數(shù)量限制，如想進(jìn)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(yàn)。

3.3 測(cè)試溫度對(duì)軟木板扯斷強(qiáng)度影響

測(cè)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(cè)試結(jié)果如表6所示。

表6 軟木板測(cè)試溫度分布及扯斷強(qiáng)度

測(cè)試數(shù)據(jù)表明，軟木板扯斷強(qiáng)度隨著測(cè)試溫度增加而略有下降，由于軟木板是軟木經(jīng)過(guò)粉碎、除雜，最后經(jīng)過(guò)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(guò)程僅為細(xì)胞內(nèi)空氣傳熱及細(xì)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(qiáng)度出現(xiàn)較小幅度下降情況?？傮w來(lái)說(shuō)，常規(guī)測(cè)試溫度區(qū)間對(duì)軟木板扯斷性能影響不大。

3.4 測(cè)試相對(duì)濕度對(duì)軟木板扯斷強(qiáng)度影響

表7 軟木板測(cè)試相對(duì)濕度分布及扯斷強(qiáng)度

測(cè)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(cè)試溫度選擇室溫。不同相對(duì)濕度下軟木板的扯斷強(qiáng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)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(wàn)以上細(xì)胞組成，并且每個(gè)細(xì)胞中都含有空氣，這種特性導(dǎo)致軟木對(duì)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(guò)程中，熱壓切割導(dǎo)致一部分細(xì)胞被破壞，但整體影響不大，但測(cè)試相對(duì)濕度很高時(shí)，軟木中的膠黏劑可能會(huì)受濕度影響變質(zhì)導(dǎo)致扯斷強(qiáng)度下降。

4 結(jié)束語(yǔ)

從以上試驗(yàn)研究可以得出，軟木板扯斷強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，試樣尺寸規(guī)格以及試驗(yàn)加載速度會(huì)對(duì)軟木板扯斷性能產(chǎn)生顯著影響，今后在軟木板入廠驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)，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(cè)試溫濕度環(huán)境影響較小，控制在正常范圍即可。另外試驗(yàn)中試件數(shù)量有限，要進(jìn)一步證明影響軟木板扯斷強(qiáng)度性能影響因素，需進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)。

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

2 曾新德. 我國(guó)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(guó)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(cè)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(cè)。

2016-11-17