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阿克隆磨耗試驗(yàn)

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發(fā)布時(shí)間：2025-03-17 17:13:23 更新時(shí)間：2025-03-16 17:15:06

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

阿克隆磨耗試驗(yàn)（Akron Abrasion Test）是一種用于評(píng)估橡膠材料耐磨性能的經(jīng)典測(cè)試方法，廣泛應(yīng)用于輪胎、輸送帶、鞋底等橡膠制品的研發(fā)與質(zhì)量控制。其通過(guò)模擬材料在摩擦條件下的磨損行為，量化磨損量以評(píng)價(jià)材料的耐磨性。以下是試驗(yàn)的核心內(nèi)容與操作指南：

一、試驗(yàn)原理

阿克隆磨耗試驗(yàn)利用特定角度和壓力的砂輪對(duì)橡膠試樣進(jìn)行摩擦，通過(guò)測(cè)量試樣在一定時(shí)間內(nèi)的體積損失來(lái)表征其耐磨性能。測(cè)試結(jié)果以磨耗體積（cm³/1.61 km）表示，數(shù)值越小，材料耐磨性越好。

二、試驗(yàn)設(shè)備與參數(shù)

1. 設(shè)備組成

阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)：
- 砂輪：直徑150 mm，厚度25 mm，材質(zhì)為氧化鋁或碳化硅（粒度36-60目）。
- 試樣夾持裝置：傾斜角度15°，可施加垂直載荷。
- 計(jì)數(shù)器：記錄砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)（通常設(shè)定為1.61 km等效轉(zhuǎn)數(shù)）。
輔助工具：厚度計(jì)、天平（精度0.001 g）、砂紙（預(yù)處理試樣）。

2. 關(guān)鍵參數(shù)

參數(shù)	標(biāo)準(zhǔn)要求	說(shuō)明
砂輪轉(zhuǎn)速	34-38 rpm	對(duì)應(yīng)線(xiàn)速度約1.61 km/h
試樣傾角	15°	確保試樣與砂輪線(xiàn)性接觸
垂直載荷	26.7 N（2.72 kgf）	根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)整（如GB/T 1689）
試驗(yàn)里程	1.61 km（對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)約1130轉(zhuǎn)）	也可按需求延長(zhǎng)至3.22 km或更遠(yuǎn)

三、試驗(yàn)步驟

1. 試樣制備

尺寸要求：長(zhǎng)×寬×厚 = 12.7 mm×12.7 mm×6.3 mm（標(biāo)準(zhǔn)試樣）。
預(yù)處理：試樣表面用砂紙打磨平整，去除雜質(zhì)，在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度（23±2℃，50±5% RH）下調(diào)節(jié)24小時(shí)。

2. 設(shè)備校準(zhǔn)

砂輪修整：使用標(biāo)準(zhǔn)橡膠塊預(yù)磨砂輪至表面均勻（每次試驗(yàn)前需修整）。
載荷校準(zhǔn)：通過(guò)砝碼驗(yàn)證垂直載荷精度（誤差≤±0.5 N）。

3. 試驗(yàn)操作

安裝試樣：將試樣固定在夾持裝置上，調(diào)整傾角至15°。
施加載荷：通過(guò)杠桿系統(tǒng)施加26.7 N垂直載荷。
啟動(dòng)設(shè)備：設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)（如1130轉(zhuǎn)），啟動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)。
清潔試樣：試驗(yàn)結(jié)束后用毛刷清除磨屑。
稱(chēng)重測(cè)量：用天平稱(chēng)量試樣試驗(yàn)前后質(zhì)量（精度0.001 g）。

4. 結(jié)果計(jì)算

磨耗體積（V）： V=m1−m2ρ(單位：cm3)V=ρm1?−m2??(單位：cm3)
- m1m1?：試驗(yàn)前質(zhì)量（g）；m2m2?：試驗(yàn)后質(zhì)量（g）；ρρ：橡膠密度（g/cm³）。
磨耗指數(shù)（Abrasion Index）：磨耗指數(shù)=VD×1000(單位：cm3/1.61 km)磨耗指數(shù)=DV?×1000(單位：cm3/1.61km)
- DD：試驗(yàn)里程（km）。

四、標(biāo)準(zhǔn)與適用范圍

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)	適用范圍	核心差異
GB/T 1689	硫化橡膠耐磨性能測(cè)定（中國(guó)）	采用1.61 km標(biāo)準(zhǔn)里程，載荷26.7 N
ASTM D5963	橡膠耐磨性（阿克隆法，美國(guó)）	可選不同砂輪材質(zhì)（如H-18氧化鋁）
ISO 4649	橡膠耐磨性（旋轉(zhuǎn)輥法，國(guó)際）	試驗(yàn)原理類(lèi)似，但設(shè)備結(jié)構(gòu)不同

五、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

問(wèn)題	原因分析	解決方案
磨耗量異常高	砂輪過(guò)度磨損或試樣硬度不符	更換砂輪，檢查橡膠硬度（邵氏A）是否達(dá)標(biāo)。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)大	溫濕度控制不當(dāng)或試樣未預(yù)處理	嚴(yán)格調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，確保試樣恒溫恒濕。
砂輪表面不均勻	砂輪修整不徹底或污染	使用標(biāo)準(zhǔn)橡膠塊充分修整，清潔砂輪表面。
試樣打滑	夾持裝置松動(dòng)或傾角偏差	校準(zhǔn)夾持角度，確保試樣與砂輪緊密接觸。

六、試驗(yàn)應(yīng)用與案例

1. 輪胎胎面膠優(yōu)化

目標(biāo)：通過(guò)調(diào)整炭黑填充量（如N220與N330比例），降低磨耗體積（目標(biāo)≤0.3 cm³/1.61 km）。
方法：對(duì)比不同配方試樣的磨耗指數(shù)，結(jié)合動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）篩選最佳配方。

2. 鞋底材料選型

標(biāo)準(zhǔn)：民用鞋底磨耗體積≤0.5 cm³/1.61 km（參考GB/T 3903.2）。
驗(yàn)證：測(cè)試EVA、橡膠、TPU等材料的耐磨性，指導(dǎo)材料選型。

七、試驗(yàn)注意事項(xiàng)

砂輪維護(hù)：每完成5次試驗(yàn)或更換試樣類(lèi)型時(shí)，需用修整器修整砂輪表面。
環(huán)境控制：避免溫度＞30℃或濕度＞70%，防止橡膠黏彈性變化影響數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)記錄：記錄試驗(yàn)前后的砂輪狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)及試樣異常（如局部熔融）。

總結(jié)

阿克隆磨耗試驗(yàn)是評(píng)價(jià)橡膠耐磨性的核心手段，需嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)流程并關(guān)注細(xì)節(jié)控制（如砂輪狀態(tài)、試樣制備）。企業(yè)可通過(guò)該試驗(yàn)優(yōu)化配方、降低成本，并結(jié)合其他性能測(cè)試（如拉伸、老化）全面評(píng)估材料性能。對(duì)于高耐磨需求領(lǐng)域（如工程輪胎），建議采用多里程測(cè)試（如3.22 km）并參考ASTM D5963進(jìn)行國(guó)際對(duì)標(biāo)，以提升產(chǎn)品的全球競(jìng)爭(zhēng)力。