塑料、橡胶和漆膜硬度.ppt

塑料球压痕硬度 GB T3398 1 2008塑料硬度测定第1部分 球压痕法 原理 把规定直径的钢球在规定的试验负荷作用下 垂直压入试样表面保持一定时间后 在负荷下测定压痕深度 并求出压痕面积 以单位面积上承受的力来表示硬度大小 单位为N mm2 原理 试验负荷 49N 5kg 132N 13 5kg 358N 36 5kg 961N 98 0kg 硅码 初负荷为9 8N 1kg 压头为直径5mm的钢球 淬火抛光 硬度800Hv 试样要求 试样尺寸 50mmx50mmx4mm或 50mmx4mm 每个测量点中心与试样边缘距离不小于10mm 各测量点中心之间的距离不小于10mm 厚度不应小于4mm 均匀 表面光滑 平整 无气泡 无机械损伤及杂质等 若试样厚度小于4mm 可以叠放几个试样 然而 叠加试样得到的硬度值和同样厚度单片试样所得到的硬度值会有差异 试样的状态调节按GB T2918 1998规定的标准环境进行 试验要求 测定各级负荷下的机架变形量h2 测定时卸下压头 升起工作台使其与主轴接触 加上初负荷 调节深度指示仪表为零 再加上试验负荷 直接由压痕深度指示仪表中读取相应负荷下的机架变形量 根据材料硬度选择适宜的试验负荷 装上压头 并把试样放在工作台上 使测试表面与加荷方向垂直接触 无冲击地加上初负荷之后 把深度指示仪表调到零点 在2 3s内将所选择的试验负荷平稳地施加到试样上 保持负荷30s 读取压痕深度h1 要求压痕深度在0 15 0 35mm的范围内 否则 应改变试验负荷 使达到规定的深度范围 数量不少于2块 测量点数不少于10个 影响因素 硬度计的偏差产生的影响硬度值随着初负荷的增加而增加 在保持初负荷不变的条件下 改变主负荷 结果发现硬度值是随着试验负荷的增加而降低 机架变形量对硬度值的影响 在同一试验负荷下 如果机架变形量为1 m 压痕深度越小 硬度的相对误差越大 而在相同压痕深度时 试验负荷越小机架变形的影响越大 压痕深度测量装置对硬度值的影响 非常显著 是主要的误差来源 影响因素 试样厚度的影响 大多数试样材料的硬度值都随着试样厚度的增加而降低 试样太薄时硬度值不够稳定 厚度大于4mm后的数据较为稳定 读数时间的影响 大多数材料试样的硬度均随读数时间的增加而下降 测点距试样边缘距离的影响 试样在成型加工过程中 边缘部分与中间部分受力 受热以及表面平整度等均不相同 测点太靠近试样边缘 将导致硬度值测试偏差 称为边缘效应 测试点间距离的影响 测点间的距离应有一定大小 否则会造成结果的不准确 塑料洛氏硬度 GB T3398 2 2008塑料硬度测定第2部分 洛氏硬度 原理 原理 硬度标尺初负荷 N 总负荷 N 压头直径mmR98 1588 412 700 0 015L98 1588 46 350 0 015M98 1980 76 350 0 015E98 1980 73 175 0 015各标尺的洛氏硬度常数取为130 试验设备 洛氏硬度仪 由机架 压头 加力机构 硬度指示器和计时装置组成 压头为可在轴套中自由滚动的硬质抛光钢球 试验时不应有变形 试验后不应有损伤 硬度指示器能测量压头压入深度到0 001mm 每一分度值等于0 002mm 计时装置能指示初试验力 主试验力全部加上时及卸除主试验力后 到读取硬度值时 总试验力的保持时间 计时量程不大于60s 试样要求 测试步骤 选定试验标尺 所测的洛氏硬度值应在标尺的50 115之间 并核对主负荷 预负荷及压痕器直径使之与所选标尺相符 将试样放在工作台上 施加初负荷 调整千分表到零点 保持10s后施加主负荷 保持15s卸去主负荷 保留初负荷 测量压入深度 结果计算 1 按下式计算洛氏硬度值 HR 130 e式中 e 卸去主负荷后的压入深度 每单位为0 002mm 2 直接用硬度读数盘读取硬度值 洛氏硬度值须在数字前应加上前缀标尺字母 在试样的同一表面上做5次测量 每一测量点应距试样边缘10mm以上 任何两测量点的间隔不得少于10mm 试样的状态调节按GB T2918 1998规定的标准环境进行 影响因素 试验仪器的影响机架的变形量超过标准 主轴倾斜 压头夹持方式不正常 加荷不平稳以及压头轴线偏移等 测试温度的影响随着测试温度的上升 各种塑料材料的洛氏硬度值都将下降 尤其是对热塑性塑料的影响更为显著 试样厚度的影响试样厚度小于6mm时 对硬度值的影响较大 试样厚度大于6mm时对硬度值的影响较小 规定试样厚度不得小于6mm 影响因素 主试验力保持时间的影响塑料属于黏弹性材料 在试验载荷作用下 试样的压痕深度随加荷时间的增加而增加 硬度值随着降低 低硬度材料的影响较高硬度材料的明显 读数时间的影响主试验力卸除后 试样压痕将产生弹性恢复 有一定时间 因此卸荷后距读数时间越长 压痕的弹性恢复时间也越长 侧得的硬度值应当偏高 邵氏硬度 GB T2411 2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度 邵氏硬度 试验原理 具有一定形状的钢制压针 在试验力作用下垂直压入试样表面 当压足表面与试样表面完全贴合时 压针尖端面相对压足平面有一定的伸出长度L 以L值的大小来表征邵氏硬度的大小 L值越大 表示邵尔硬度越低 反之越高HA 100 L 0 025HD 100 L 0 025HC 100 L 0 025式中HA为邵氏A硬度 HD为邵氏D硬度 HC为邵氏C硬度 邵氏硬度计 邵氏硬度计主要分为三类 即A型 C型和D型 它们的测量原理完全相同 所不同的是测量针的尺寸不同 A型的针尖直径为7 9mm 邵A型硬度计用来测量软塑料 橡胶 合成橡胶 毡 皮革 打印胶辊的硬度 D型的针尖直径为0 2mm 即半径为R0 1 邵D型硬度计用来测量包括硬塑料和硬橡胶的硬度 例如 热塑性塑料 硬树脂 地板材料 保龄球等 特别适合于现场对橡胶和塑料成品的硬度测量 C型的测针是一个圆球 邵氏C型硬度计用来测量泡沫材料和海绵等软性材料 邵氏硬度计 硬度计主要由读数盘 压针 下压板及对压针施加压力的弹簧组成 硬度计的测定范围为20 90之间 当试样用A型硬度计测量硬度值大于90时 改用邵氏D型硬度计测量硬度 用D型硬度计测量硬度值低于20时 改用A型硬度计测量 试样要求 1 试样厚度均匀 表面光滑 平整 无气泡 无机械损伤及杂质 2 试样厚度应小于4毫米 试样允许用较薄的几层叠合到所需厚度 并保证各层之间接触良好 由于各层之间的表面接触不完全 试验结果可能与单片时测试的结果不同 3 试样大小应保证每个测量点与试样边缘距离不小于9毫米 各测量点之间的距离不小于6毫米 4 每组试样测量点数不少于5个 可以在一个或几个试样上进行 试验步骤 1 校准 在使用过程中压针的形状和弹簧的性能会发生变化 因此对硬度计的弹簧压力 压针伸出最大值及压针形状和尺寸应定期检查校准 2 对试样进行环境调整 对于硬度与湿度无关的材料实验前 试样应在试验环境中至少放置1小时 对于硬度与相对湿度有关的材料 试样的状态调节按GB T2918 1998规定的标准环境或按相应的材料标准进行 试验步骤 3 安装 将硬度计垂直安装在硬度计支架上 用厚度均匀的玻璃片放在试样平台上 在相应的重锤作用下使硬度计下压板与玻璃片完全接触 此时读书盘指针应指示 100 当指针完全离开玻璃片时 指针应指示 0 允许最大偏差为 1个邵氏硬度值 4 把试样置于测定架的试样平台上 使压针头离试样边缘至少9毫米 平稳无冲击地使硬度计在规定重锤的作用下压在试样上 从下压板与试样完全接触15秒后立即读数 如果规定要瞬时读数 则在下压板与试样完全接触后1秒内读数 5 在试样上相隔6毫米以上的不同点测量硬度5次 取算术平均值 影响因素 试样厚度影响试验结果 试样受到压力后产生变形 受压部分变薄 这样钢球或压针就受到承托试样的金属板或玻璃板的影响 使硬度值增大 如果试样厚度增加 这种影响会相应减小 塑料的硬度也与其它力学性能一样 随温度的升高 硬度降低 热塑性塑料比热固性塑料更为明显 硬度试验时 读数时间对硬度值影响很大 由于塑料受压后产生蠕变 随着时间延长 形变继续发展 因此不同时间读数 所得结果有一定差别 铅笔硬度 GB T6739 2006色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度 适用范围 原理 原理 试验仪器 试验仪器 铅笔标号 9B 8B 7B 6B 5B 4B 3B 2B B HB F H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H测试铅笔的供应选择 国内常用的中华牌高级绘图铅笔可从全国涂料和颜料标准化技术委员会秘书处购得 试验操作 环境 温度 23 2 湿度 50 5 RH对于木质铅笔 用绘图员专用机械卷笔刀削掉大约5至6毫米的木头 小心操作 留出原样的 未划伤的光滑圆柱体铅笔芯 垂直握住铅笔 与砂纸保持90度在砂纸上前后移动铅笔直至获得平坦 光滑 圆形的横截面 且横截面边缘不得有碎片或缺口 每次使用铅笔前都要重复这个步骤 试验操作 1 将事先已准备的符合要求的铅笔固定到仪器中 铅笔的尖端放到涂层表面 2 当铅笔笔尖接触到涂层后立即以0 5mm s 1mm s的速度朝离开操作者的方向推动至少7mm 3 若无特殊说明 30s以后以裸视检查涂层表面 用软布或是脱脂棉擦和惰性溶剂一起擦拭涂层表面 当擦干净涂层表面所有铅笔芯的所有碎屑 更容易判定产品是否被破坏 必须保证溶剂不能影响产品硬度 若未出现划痕 在未进行过试验的区域重复试验 更换较高硬度的铅笔直到出现至少3mm长的划痕为止 若已经出现超过3mm的划痕 则降低铅笔的硬度重复试验 直到超过3mm的划痕不再出现为止 以没有使涂层出现3mm及以上划痕的最硬的铅笔硬度表示涂层的铅笔硬度 平行测定两次 如果两次测定结果不一样 应重新试验 结果处理 摆杆阻尼试验 GB T1730 2007色漆和清漆摆杆阻尼试验 原理 接触涂膜表面的摆杆以一定周期摆动时 如表面软则摆杆摆幅的衰减快 表面硬则摆幅的衰减慢 通过摆杆下面嵌入的两个钢球接触漆膜样板 在摆杆以一定周期摆动时 摆杆的固定质量对漆膜压迫 而使漆膜产生抗力 根据摆摇摆规定振幅所需的时间判定漆膜的硬度 GB1730A法 或者根据摆杆摆幅衰减的阻尼时间 与在玻璃板上于同样摆动角范围内摆幅衰减的阻尼时间之比值表示漆膜硬度 GB1730B法 科尼格 K nig 和珀萨兹 Persoz 摆杆式阻尼试验 A法 记录摆幅由6 3 科尼格摆 简称K摆 及12 4 珀萨兹摆 简称P摆 的时间 以秒计 对于有自动记录摆杆在规定角度范围内摆动次数的复摆仪 其阻尼时间可按下式计算 t T n式中 t 漆膜阻尼时间 s T 摆的摆动周期 s 次 n 规定角度范围内摆杆摆动的次数 次 漆膜阻尼时间是以同一块试板上3次测量值的平均值表示 仪器设备 科尼格摆 仪器设备 珀萨兹摆 操作要点 将已制备好的样板放在操作台上 并将摆杆置于其上 关上仪器各面的玻璃门 再慢慢的将摆移至规定的角度上 松手使摆做自由摆动 同时开始计时 当摆杆摆至规定角度立刻停止计时 此时所记录下的时间即为样板漆膜的阻尼时间 双摆杆式阻尼试验 B法 原理 双摆法的测试原理是以一固定质量的双摆 通过摆杆的横杆下面嵌入的两个钢珠接触漆膜表面 当摆杆在规定的摆动角范围内以一定周期摆动时 摆杆的质量通过钢珠与漆膜的接触点 对漆膜产生压迫 从而使漆膜产生抗力 根据摆杆摆幅衰减的阻尼时间 与在玻璃板上于同样摆动角范围内摆幅衰减的阻尼时间之比值即为该漆膜的硬度 仪器设备 双摆硬度计 双摆硬度计由双摆 仪器座 标尺 底座等组成 为避免气流和振动 仪器还配有一个保护外罩 使用前应确保在未涂漆的标准玻璃板上摆杆从5 摆动到2 时的阻尼时间为 440 6 s 如果此值不在范围内 应同时调节前后摆杆上两个重锤的位置 使其符合要求 仪器设备 双摆硬度计 试验方法 测定时先将摆杆偏转至5 5 处 松开摆杆做自由摆动 当摆至5 时开始计时 记录摆幅由5 2 的时间 以秒计 漆膜硬度按下式计算 X t t0式中 X 被测漆膜硬度值 t 摆杆在漆膜上从5 2 的摆动时间 s t0 摆杆在玻璃板上从5 2 的摆动时间 s 漆膜硬度以同一块试板上两次测量值的平均值表示 两次测量值之差不应大于平均值的5 注意事项 标准玻璃板使用前应用酒精擦净 定期检查钢球 发现表面有磨损和锈蚀时 可稍转动钢球 测定前应清洁钢球 操作过程必须细致 特别是拨动摆杆时 更应注意摆杆如稍有一点移动都将对结果造成影响 影响因素 摆杆本身固有性质的影响环境温 湿度条件的影响操作手法准确性的影响漆膜厚度的影响 重力加速度和空气密度的影响 双摆法 复摆法等方法虽然测试原理相同 但是在仪器的结构 尺寸 摆动周期及摆幅等方面各不相同 加之摆杆与涂层之间相互作用的复杂性 因此这些方法测得的结果不可能建立统一的换算关系 摆杆本身固有性质的影响 莫氏硬度 原理 莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准 1824年由德国矿物学家莫斯首先提出 确定这一标准的方法是 用棱锥型金刚石钻针刻画矿物的表面而产生划痕 用测