徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）

linshidewo · 发表于 2009-4-24 12:40:04

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教学内容与设计
教学组织
复习
案例：某轮胎厂，年产子午线轮胎30万套，请考虑此厂胎面胶的混炼工序应采用什么设备，为什么？
学生分组讨论，总结原因。从某一小组选出学生回答讨论结果。教师总结：橡胶开炼机和密炼机混炼的特性，并结合此案例给出最佳答案。
教师强调：混炼在橡胶加工过程中最重要的工序之一，如果设备选用不合适或工艺过程控制不当，都会影响到混炼胶的质量，进而影响到产品质量。如何对塑混炼胶进行检验呢？
引入新课
单元五配制质量（quality）分析处理

子项目布置（提前完成）：
名称：完成所制成实用胶料质量检验
内容：
质量检验项目确定
各项指标测定和分析（硬度、密度、可塑度、门尼粘度、硫化特性）
胶料质量问题分析与处理

质量（quality）检验
子分任务一：胶料质量检验（子项目中1、2）（提前完成）
内容：
质量检验项目确定
各项指标测定和分析（硬度、密度、可塑度、门尼粘度、硫化特性）

安排：
讨论：全班分组八组，每组先查阅资料制定初步检验计划（方案）并进行讨论
发言：每组轮流选择主发言人，提出观点共同讨论，其他人提出补充意见。教师引导。
老师点评总结：完成课程要求。

教师总结：

试样准备（课外进行）
硬度（hardness）测定（全部内容为复习提问及学生边做边讲进行）
橡胶的硬度值表示其抵抗外力压入即反抗变形的能力，其值大小表示橡胶的软硬程度，根据硫化胶硬度大小可以判断胶料半成品的配炼质量及硫化程度，因而硬度做为混炼胶快检指标之一。同时可间接了解橡胶的其它力学性能。
目前国际上有多种橡胶硬度计，总的可分为两大类，一类是圆锥形平端针压头(压针)，如邵尔硬度计；二是圆球形压头，如邵坡压硬度计、赵氏硬度计筹。两者的共同点是在一定力的作用下(弹簧或定负荷砝码)，测量橡胶的抗压性能。不同的是，除了压针形状不同外，加入负荷的形式不同，前者为动负荷，后者为定负荷。
我国规定测定橡胶制品硬度采用邵尔A硬度值。邵尔硬度计结构简单，操作、携带方便。
1、测试原理
邵尔硬度计测定的是压针压入深度与压针伸长长度之差对原伸长长度比值百分率，可用下列公式表示。
T=2.5-0.025h
其中：
T——压针压入深度，mm；
h——邵尔硬度。
由此可知，对于一个流动性很好的材料T=2.5，所以h 为0，对于刚性材料T=0，h=100，硬度范围0~100°，测定最佳范围茬20～90°。
2、仪器（实物演示）
硬度计按形式可分为台式和手提式，一般实验室多采用台式硬度计，它是由底座、工作台面、压针、刻度表、砝码和主柱等组成，如图所示。

硬度计示意图
1—底座；2—工作台面；3—压针；4—刻度表；5—砝码；6—主柱
3、试样（实物演示）
试样厚度不小于6mm，如试样厚度低于6mm，可用同样胶片重迭起来，但重迭片数不得超过3层。
试样表面应光滑、平整，不应有缺胶，机械损伤及杂质等。如试样表面有杂质，需用纱布沾酒精擦净。
试样在试验温度下应至少停放5h。
4、试验步骤（教师演示并配以录像）
试验前检查硬度计指针是否指于零点(如指针量偏离零位时，可以松动右上角压紧螺丝，转动表面，对准零位)，并检查压针压于玻璃面上(压针端面与压脚底面严密接触于玻璃板上)，是否指于100°，如不指零位和100°时，可轻微按动压针几次，如仍不指零位和100度时，则不能使用，如在定荷架上使用时，可拔动手柄，使工作台上升，将定位销插入工作台下部小孔，调整工作台水平后使用，如仍不指100°时同样不可使用。
将试样置于硬度中玻璃面上。用定负荷架辅助测定试样的硬度。在试样缓慢地受到lkgf负荷，(硬度计的底面与试样表面平稳地完全接合)时立即读数（1s内）。
试样上的每一点只准测量一次硬度，点与点间距离不少于6mm，点与边间距不少于12mm。
每个试样的测量点不少于5个，取其中值为试验结果，试验结果精确到整数位。
4.2.5  影响因素
温度的影响，当试样温度高时，由于高聚物分子的热运动加剧，分子间作用力减弱，内部产生结构的松驰时间下降，降低了材料的抵抗作用，因而硬度值降低。
试样的厚度的影响，试样必须具备一定的厚度，否则，如试样厚度低于要求的厚度。硬度计压针则会受到承托试样的玻璃片的影响，使硬度值增大。
读数时间的影响，由于橡胶是高分子粘弹性体，受外力作用后具有松驰现象，随着压针对试样加压时间的增长，因而试样对硬度计压针反抗力减小，所以硬度减小。

学生演示（抽人每组轮流）并进行评训

下达任务：
请同学们测定出本组硬度并对比标准分析。
学生实测（分8组每人都测）（同时进行测定过程进行评价）
学生讨论（每组抽人发言评论）
教师评价

密度（density）的测定
方法分类
悬挂法（分析天平）
直读法
密度电子天平法
比重液法
橡胶的密度指在一定的温度下，单位体积的橡胶质量。橡胶比重指橡胶的质量和同体积的纯水(4℃)的比重值，比重是无单位而密度有单位(g/Cm3)，但两者的数值相等。
1、测试原理：
根据物体浸没在水中时，其浮力等于其体积与水密度积，求得体积从而求出密度。
2、试样
试样为任意形状，质量不小于1g。
试样不得有气泡、裂缝、表面清洁无杂质，停放期间避免阳光直射及其它破坏性的影响。
试样需在硫化之后间隔不少于6h，最长不超过4个星期。
试验前应在标准室温下（23±2℃)将试样放且不少于2h，为了便于比较，应尽可能在相同时间间隔中进行测试。
3、试验操作步骤  （教师演示并配以录像）
悬挂法（分析天平）
实验装置见下。
用感量为0.001g分析天平称量试样在空气中的质量M1。
将跨架置于天平盘简吊篮的空档中(彼此不能有任何部位接触)，再将盛有蒸馏水的烧杯(容量250ml)放置于跨架之上。水温与测试温度相同。
将直径小于0.2mm的钢丝或毛发制的吊环(端部可放一大头针，用以插试样)，挂于天平吊钩上，称其在蒸馏水中的质量M3，(准确0.001g)，若吊环质量小于0.010g ，则不必进行质量修正。
将试样置于吊环上，先用蒸馏水润湿试样表面，称其在蒸馏水中的质量M2。
如果试样密度小于1g/Cm3，则在吊环上吊挂一个坠子，把试样坠入水中进行称量，但应测定坠子及吊环在水中的质量M3。
4、结果计算
橡胶的密度可采用下列公式求得
                  （式4-3）
式中：
ρ——试样在试验温度下的密度，g/Cm3；
M1——试样在空气中的质量，g；
M2——试样在水中的质量(包括吊环或坠子)，g；
M3——吊环(或坠子)在水中的质量，g；
ρ0——水在试验温度下的密度，g/Cm3。
在标准试验温度下水的密度可以为1g/Cm3，每种试验品的数量不少2个，取其算术平均值作为试验结果。

图4-3  密度测定装置
1天平臂；2毛发；3吊篮；4烧杯；5吊环；6试样；7坠子；8跨架；9天平盘

密度电子天平法

试样为任意形状，质量不小于1g；不得有气泡、裂缝、表面清洁无杂质；
接上电源开机，待显示屏显示稳定后，按归零键归零；
将试样放在架子上方平台，等待稳定后，按REF键；
将试样轻轻移到水中网格内，等待稳定后，按REF键，即自动计算出该样品的密度，记录胶料的密度；
操作完毕后，清理设备及现场；
切断电源；
作好实验记录和登记。

学生演示（抽人每组轮流）并进行评训

下达任务：
请同学们测定出本组密度并对比标准分析。
学生实测（分8组每人都测）（同时进行测定过程进行评价）
学生讨论（每组抽人发言评论）
教师评价

三、可塑度（plastisity）测定（威廉氏可塑度）（复习式进行）
1、基本原理
本试验是将试样，塑炼胶或淮炼胶在一定温度条件下置于两平板间，在定负荷作用下进行压缩一定时间，用其高度变化程度来表示试样的可塑性。
按压板规格大小可将试验机分为三类：第一类上下压板的直径远大于试样的直径，如威廉氏可塑度试验机；第二类上下压板直径与试样的直径相同，如德弗可塑机；第三类上下压板直径比试样直径略小，如华莱快速可塑机。压缩型可塑度试验机具有结构简单，操作方便等优点。但也存在如下缺点：
胶料中所产生的剪切速度过低，一般小于0.15-1，这样低的剪切速度在橡胶工艺中是不存在的；
不能破坏胶料中触变结构；
由压缩时胶料流动非常复杂，因而从试验结果是不知道胶料的流动恃性。
我们国家规定可塑性采用威廉氏可塑度表示，下面重点介绍该机的一般使用方法：
2、试验条件
温度：70±1℃；
时间：预热3min，恒压3 min，恢复3 min；
压力：5.000±0.005 kg 。

3、仪器设备
①切片机
切片机分为单头和双头两种，这里主要介绍SPl6—10型双头快速切片机。
该机主要由底座、车头主轴、顶料装置、左和右进给拖板和冷却系统所组成。其各部结构分述如下：
底座是本机的骨架，底座上方与车头主轴、左、右进给拖板相联接，下方装有三相电机，通过三角胶带传动驱使主轴旋转。
车头主轴由两个轴承座支撑，两端装有两套刀具，左端装有孔径￠16mm环刀，右端装有两片￠100×20×1单刃圆刀，主轴轴心内设有顶料装置。顶棒由活络连杆与左拖板连接，移动拖板顶棒亦随之移动，左、右进给拖板均采用燕尾式滑道。左拖板上装有拖板把手行程限位器，进料行程可通过限位器调节。右拖板上配有试样夹持器，摆动手柄即可使试样夹持器向单刃圆刀平行移动。
主轴中部上方配有水箱。切割试样时须开启水箱两侧阀体旋钮，向两切刀加注冷却水。
使用方法：（教师演示并配以录像）
试验前检查设备上部水箱，如水量不足，应加注冷却水；
检查设备的润滑及运行情况，主要是左拖板、右拖板和开关机是否正常；
将试样胶料垂直平贴在平台上；
启动电动机，开启水箱左端冷却水旋钮；
缓慢推动手把使进料拖板进给，旋割圆柱体；
停机、关水；
退回进料拖板，将￠16圆柱体试样取出；
开启水箱右端冷却水旋钮；
提起右端试样夹持器上模，将圆柱体试片嵌入夹持器孔内，闭合上模；
启动电动机，推动手柄一直至碰到限位块即可退回；
关水、停机；
打开上模，取出试样即为标准试样；
用同样方法制取试样数总数不少于三个；
操作完毕后，清理设备及现场，必须将拖板滑道、环刀、夹具等表面擦净，涂上防锈油，以防止锈蚀；
切断电源；
作好实验登记。

注意事项：
接通电源，工作前应观察主轴旋转方向，￠16环刀应顺时针旋转，如发现倒车应及时纠正。
进给拖板必须灵活轻便，不得有卡住、抖动现象。
旋割试片时应及时加注冷却水，否则将影响试片尺寸精度。
开机前应拉开水箱下部小门，对活动卡勒装置加注润滑液，以保证摆动灵活。
定期给车头轴承座加注润滑油，以确保轴承正常运转。

②可塑性试验机
可塑性试验机由电恒箱、工作台、恒温控制器、刻度显示等几个部分组成的(如图所示)。

可塑度试验机结构示意图
1—百分表；2—压紧螺母；3—恒温箱；4—链条；5—手柄；6—导杆；7—加压重锤；8—试样；9—工作平台；10—门；11—恒温控制箱；12—加热管
恒温箱夹层内充满玻璃纤维起保温作用，加压重锤(7)和工作平台(9)装置在恒温箱内，当转动手柄 (5)时，链条(4)带动加压重锤沿两导杆 (6)上下移动，使得百分表数值随加压重锤的移动而变化，数码管可直接显示恒温箱室温。恒温控制部分具体元件功能及使用方法见面板图。

可塑度试验机控制板面图
1—电源总开关；2—计时开关；3—温度显示仪；4—恒温指示灯；5—电源指示灯；6—时间设控仪表
首先打开电源开关1接通电源，即显示室温。恒温箱温度不断上升，可通过数码管直接显示升温情况，当室温上升到65℃，温度上升速度明显缓慢，进入慢升状态。直至70℃时将不再上升，保持恒温状态。此时可以将试样放入，关闭箱门，按下计时开关，时间设控仪表开始计时。到设定3min，蜂鸣器发音给予提示。按下计时开关，进入第二轮试验，将重新计时。此时，请立即观察百分表的变量并给予记录，试验完毕，按电源开关关机。

4、试样的制备（具体如前）
试样为直径为￠16±0.5mm，高10.00±0.25mm的圆柱形。
先将塑炼胶(或混炼胶)在炼胶机上压出13~14mm厚的胶片、如果胶片厚度不足，可用2~3层薄胶片趁热迭合而成。
胶片加工后，在2~24h内，用专用裁片机(切片机)裁出标准试样。先用旋刀切出直径为￠16的胶柱，再用切刀切出一定厚度的试样。
试样不得有气孔，杂质及机械损伤等缺陷。
5、试验步骤（教师演示并配以录像）
调节恒温箱温度、使其达到70±1℃并保持稳定一定时间10～15min。
用精度为0.01mm的厚度计，在室温下测量试样的原始厚度h0，如果发现试样粘着压板，可予先在试样的工作面上各贴一层玻璃纸（有时也可用薄膜或纸张代替），测量高时                时应试去双层玻璃纸的厚度再进行计算。
将测过高度的试样放入恒温箱中仪器的底座上，不得放在恒温箱底板上，在试验温度70±1℃下预热3min。
预热好的试验放大上下压板之间的中心位置上，轻轻放下负荷加压，同时预热第二个试样。
加压3 min后，立即读出试样在负荷下高度h1。
去掉负荷，取出试样在室温下停放3min，测量恢复后的高度h2 。
6、试验结果
如以P表示可塑性：S表示柔软性，R表示还原性。
则试样柔软性S可用下列公式求得：
其还原性R可用下式求得：

式中：
S——表示柔软性；
R——表示还原性；
h0——试样的原高度，mm；
h1——试样压缩后的高度(压缩高) ，mm；
h2——试样恢复后的高度(恢复高) ，mm。

                  （式2-3）
对于一个理想的塑性体h1= h2=0，则P=1；
对于一个理想的弹性体h2=h0，则P=0；
对于一个刚性体由h2= h1= h0，则P=0；
此可见，威廉氏可塑计测后的可塑度为0～1之间。
试验中试样的可塑度可按上式求的。
每一个试验试样数量不少于3个，取其平均值，允许偏差为0.02。
测试结果以小数点三位表示，取值精确到小数点后两位。

学生演示（抽人每组轮流）并进行评训

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学生实测（分8组每人都测）（同时进行测定过程进行评价）
学生讨论（每组抽人发言评论）
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lhx0309 · 发表于 2009-4-24 12:56:56

资料不错，谢谢楼主，加分鼓励！

ybl4552 · 发表于 2009-4-24 13:42:00

看看,什么时候抽时间到母校看看

天一生水 · 发表于 2009-4-24 14:04:19

貌似不错的资料。听说东营的大王镇有不少贵校的毕业生，该校的橡胶还是蛮有特色的嘛。

linshidewo · 发表于 2009-4-24 14:40:50

在中国地区，我们学校也是有一席之地的

scgscg · 发表于 2009-4-24 14:48:26

支持楼主橡胶是他们的特色主打专业！

liuzhaowang · 发表于 2009-4-24 18:04:02

不错，收藏了。

huozhe · 发表于 2009-6-16 15:59:28

资料不错，楼主辛苦了！
橡胶技术网 http://bbs.sto.net.cn/thread-32361-1-1.html
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资料不错，楼主辛苦了！
橡胶技术网 http://bbs.sto.net.cn/thread-32361-1-1.html

lyl0940 · 发表于 2009-6-17 14:22:05

别的不说了,母校的相交技术我还是很赞赏的!!

绝缘子 · 发表于 2009-6-21 21:12:44

有特色的，支持。。。

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