測試塑料產(chǎn)品的硬度

1、 項目項目6 測試塑料產(chǎn)品的硬度測試塑料產(chǎn)品的硬度 n任務(wù)任務(wù)6-1：查閱文獻(xiàn)，制定塑料產(chǎn)品的硬度測查閱文獻(xiàn)，制定塑料產(chǎn)品的硬度測試方案試方案 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知：n擬實現(xiàn)的擬實現(xiàn)的知識目標(biāo)知識目標(biāo)：n塑料塑料PVC板材板材性能與應(yīng)用，塑料性能與應(yīng)用，塑料PVC板材的板材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；n塑料硬度測試方法、測試原理及儀器。塑料硬度測試方法、測試原理及儀器。n擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)n了解不同用途塑料產(chǎn)品了解不同用途塑料產(chǎn)品硬度硬度的測試方法、儀器與結(jié)果表示；的測試方法、儀器與結(jié)果表示；n熟悉塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。熟悉塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 2.2.任務(wù)的引入任務(wù)的引入PVC板材板材加工方

2、法、應(yīng)用是怎樣的？加工方法、應(yīng)用是怎樣的？PVC板材板材硬度測試方法、測試原理及儀器硬度測試方法、測試原理及儀器?測試測試PVC板材板材硬度的流程是怎樣的？硬度的流程是怎樣的？3.3.任務(wù)任務(wù)的實施的實施查閱查閱PVC板材硬度板材硬度標(biāo)準(zhǔn)，制定測試方標(biāo)準(zhǔn)，制定測試方案案 u各組閱讀任務(wù)單、弄懂任務(wù)的具體要求制定各組閱讀任務(wù)單、弄懂任務(wù)的具體要求制定完成任務(wù)的初步計劃完成任務(wù)的初步計劃u各項目經(jīng)理分配任務(wù)并帶領(lǐng)小組成員完成資各項目經(jīng)理分配任務(wù)并帶領(lǐng)小組成員完成資料查閱任務(wù)，料查閱任務(wù)，制定測試方案制定測試方案 4.歸納總結(jié)歸納總結(jié)u各項目經(jīng)理召集小組成員開會，匯總形成各項目經(jīng)理召集小組成員開會，

3、匯總形成本組的相關(guān)資料本組的相關(guān)資料u項目總經(jīng)理檢查各組匯報的資料項目總經(jīng)理檢查各組匯報的資料 項目項目6 測試塑料產(chǎn)品的硬度測試塑料產(chǎn)品的硬度 n任務(wù)任務(wù)6-2：測試測試PVC塑料板材的洛氏硬度塑料板材的洛氏硬度 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知：n擬實現(xiàn)的擬實現(xiàn)的知識目標(biāo)知識目標(biāo)：n塑料硬度計的結(jié)構(gòu)與原理；塑料硬度計的結(jié)構(gòu)與原理；n硬度計的操作規(guī)程塑料硬度知識；硬度計的操作規(guī)程塑料硬度知識；n塑料洛氏硬度測試的標(biāo)準(zhǔn)方法塑料洛氏硬度測試的標(biāo)準(zhǔn)方法n擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)n能正確使用硬度計，選用合適的標(biāo)尺、負(fù)荷和壓頭；能正確使用硬度計，選用合適的標(biāo)尺、負(fù)荷和壓頭；n能測試獨立完成塑料硬度的

4、測試，給出正確的測試報告能測試獨立完成塑料硬度的測試，給出正確的測試報告 。2.2.任務(wù)的引入任務(wù)的引入u洛氏硬度計結(jié)構(gòu)有何特點？它的工作原理是怎樣的？洛氏硬度計結(jié)構(gòu)有何特點？它的工作原理是怎樣的？u如何根據(jù)塑料產(chǎn)品特點選擇的硬度測試方法？如何根據(jù)塑料產(chǎn)品特點選擇的硬度測試方法？u在操作洛氏硬度計在操作洛氏硬度計時要注意什么？時要注意什么？u如何制備塑料洛氏硬度測試試樣并預(yù)處理？如何制備塑料洛氏硬度測試試樣并預(yù)處理？u如何進(jìn)行塑料洛氏硬度性能測試如何進(jìn)行塑料洛氏硬度性能測試?u如何對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理？如何對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理？u影響洛氏硬度測試結(jié)果因素有哪些？影響洛氏硬度測試結(jié)果因素有哪些？ 3

5、.3.任務(wù)任務(wù)的實施的實施測試測試PVC塑料板材的塑料板材的洛氏硬度洛氏硬度l指導(dǎo)老師講解、示范；指導(dǎo)老師講解、示范；l學(xué)生分組操作。學(xué)生分組操作。 4.歸納總結(jié)歸納總結(jié)u各組匯報硬度測試情況各組匯報硬度測試情況u指導(dǎo)老師對各組的測試進(jìn)行評價指導(dǎo)老師對各組的測試進(jìn)行評價u指導(dǎo)老師講解指導(dǎo)老師講解塑料硬度塑料硬度洛式硬度測試洛式硬度測試n硬度：硬度：表示材料抵抗其他較硬物體的壓入能力，是材料軟硬程度的有條件性的定量反映。n硬度本身不是一個單純而確定的物理量，而是由材料的彈性、塑性、韌性等力學(xué)性能組成的綜合指標(biāo)。n通過硬度測量可間接了解高分子材料的其他力學(xué)性能，如磨耗、拉伸強度等。n對于纖維增強塑

6、料，可用硬度估計熱固性樹脂基體的固化程度，硬度測試簡單、迅速，不損壞試樣，有的可在施工現(xiàn)場進(jìn)行，所以硬度可作為質(zhì)量檢驗和工藝指標(biāo)而獲得廣泛應(yīng)用。硬度測定的方法nl ）材料耐頂壓入能力的硬度：布氏硬度、維氏硬度、努普硬度、巴科爾硬度、邵氏硬度和球壓痕硬度等。n2）材料抗劃痕性的硬度試驗：比爾鮑姆硬度和莫斯硬度等。n3）材料回彈性的硬度試驗：洛氏硬度和邵氏硬度等。n從加載方式分為動載法和靜載法硬度試驗。n動載法：彈性回跳法和用沖擊力把鋼球壓入試樣的方法。n靜載法：以一定形狀的壓頭平穩(wěn)而又逐漸加荷，將壓頭壓入試樣，簡稱“壓入法”。n如：布氏硬度、洛氏硬度和邵氏硬度的試驗方法。n硬度大小與測試方法有關(guān)

7、。如：硬度計類型、試樣的形狀以及測試條件等。n不同方法的硬度值不可比較。一、塑料球壓痕硬度試驗一、塑料球壓痕硬度試驗n1試驗原理n把規(guī)定直徑的鋼球在規(guī)定的試驗負(fù)荷作用下，垂直壓入試樣表面保持一定時間后，在負(fù)荷下測定壓痕深度，并求出壓痕面積，以單位面積上承受的力來表示硬度大小的試驗。n測試方法參照標(biāo)準(zhǔn) GB 3398 82 。n結(jié)果表示：球壓痕硬度值按下式計算：2試驗設(shè)備n硬度計結(jié)構(gòu)：機架、壓頭、加荷裝置、壓痕深度測量指示儀表等組成。n壓頭為直徑 5mm的鋼球， 淬火拋光，硬度 800Hv ；n硅碼：初負(fù)荷為 9.8N ( 1kg )n試驗負(fù)荷： 49N ( 5kg ）、 132N ( 13 .

8、5kg ）、 358N ( 36.5kg ）、 961N ( 98.0kg ) n計時裝置：指示試驗負(fù)荷全部加入后讀取壓痕深度的時間，計時量程不小于 60s。3 試樣n試樣尺寸：50mmx50mmx4mm n 或50mmx4mm 。n每個測量點中心與試樣邊緣距離不小于 10mm ，n各測量點中心之間的距離不小于10mm 。n厚度不應(yīng)小于 4mm，均勻、表面光滑、平整、無氣泡、無機械損傷及雜質(zhì)等。4操作n 測定各級負(fù)荷下的機架變形量 h2。n測定時卸下壓頭，升起工作臺使其與主軸接觸，加上初負(fù)荷，調(diào)節(jié)深度指示儀表為零，再加上試驗負(fù)荷，直接由壓痕深度指示儀表中讀取相應(yīng)負(fù)荷下的機架變形量。n 根據(jù)材料

9、硬度選擇適宜的試驗負(fù)荷。n裝上壓頭，并把試樣放在工作臺上，使測試表面與加荷方向垂直接觸，無沖擊地加上初負(fù)荷之后，把深度指示儀表調(diào)到零點。n 在 23s 內(nèi)將所選擇的試驗負(fù)荷平穩(wěn)地施加到試樣上，保持負(fù)荷 30s ，讀取壓痕深度 h1。n要求壓痕深度在 0.15 0 .35mm 的范圍內(nèi)，否則，應(yīng)改變試驗負(fù)荷，使達(dá)到規(guī)定的深度范圍。 n 數(shù)量不少于 2 塊，測量點數(shù)不少于 10 個。6影響因素n（1）硬度計的偏差產(chǎn)生的影響n硬度值隨著初負(fù)荷的增加而增加；n在保持初負(fù)荷不變的條件下，改變主負(fù)荷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硬度值是隨著試驗負(fù)荷的增加而降低；n機架變形量對硬度值的影響。在同一試驗負(fù)荷下，如果機架變形量為

10、1 m ，壓痕深度越小，硬度的相對誤差越大，而在相同壓痕深度時，試驗負(fù)荷越小機架變形的影響越大；n壓痕深度測量裝置對硬度值的影響，非常顯著，是主要的誤差來源。( 2 )測試條件和測試操作的影響測試條件和測試操作的影響n試樣厚度的影響，大多數(shù)試樣材料的硬度值都隨著試樣厚度的增加而降低，試樣太薄時硬度值不夠穩(wěn)定，厚度大于 4mm 后的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定。n讀數(shù)時間的影響，大多數(shù)材料試樣的硬度均隨讀數(shù)時間的增加而下降。n測點距試樣邊緣距離的影響，試樣在成型加工過程中，邊緣部分與中間部分受力、受熱以及表面平整度等均不相同，測點太靠近試樣邊緣，將導(dǎo)致硬度值側(cè)試偏差，稱為邊緣效應(yīng)。n側(cè)點間距離的影響，測點間的距

11、離應(yīng)有一定大小，否則會造成結(jié)果的不準(zhǔn)確。二、洛氏硬度（一） 測試原理n用規(guī)定的壓頭對試樣先施加初試驗力，接著再施加主試驗力，保留初試驗力，用前后兩次初試驗力作用下壓頭壓入試樣的深度差hh3-h1計算出的硬度值。n壓痕深度h值越大，壓入深度越深，材料的硬度值越低；h值越小，壓入深度越淺，材料的硬度值越高。n洛氏硬度值：nH洛氏硬度值，無因次數(shù)，習(xí)慣上稱“度”n常數(shù)，用鋼材壓頭時k=130n常數(shù)，約等于0.002 mm chkHR（二）測試方法n1919年，美國人洛克威爾（Rockwell）提出洛氏硬度試驗方法。n塑料洛氏硬度試驗方法標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 93421988，nISO 2039/21987

12、和ASTM D7851989等。n塑料洛氏硬度采用較小的負(fù)荷、較大的壓痕器和大量程結(jié)構(gòu)的硬度計。n洛氏硬度標(biāo)尺：由負(fù)荷的大小與壓痕器直徑組合構(gòu)成，適用不同硬度材料的試驗。洛氏硬度標(biāo)尺、負(fù)荷、壓痕器直徑 n硬度標(biāo)尺初負(fù)荷（N）總負(fù)荷（N）壓頭直徑mm n R98.1588.4 12.7000.015n L 98.1588.46.3500.015 n M 98.1 980.76.3500.015n E 98.1 980.73.1750.015n各標(biāo)尺的洛氏硬度常數(shù)取為130。eHR130試驗設(shè)備n洛氏硬度儀：由機架、壓頭、加力機構(gòu)、硬度指示器和計時裝置組成。n壓頭為維氏度至少是 7 MN / m2

13、的拋光鋼球，鋼球在軸套孔中能自由滑動，試驗時不應(yīng)有變形。n硬度指示器能測量壓頭壓入深度到 0.001mm ，每一分度值等于 0.002mm 。n計時裝置能指示初試驗力、主試驗力全部加上時及卸除主試驗力后，到讀取硬度值時，總試驗力的保持時間，計時量程不大于 60s。測試步驟n選定試驗標(biāo)尺，所測的洛氏硬度值應(yīng)在標(biāo)尺的50115之間，并核對主負(fù)荷、預(yù)負(fù)荷及壓痕器直徑使之與所選標(biāo)尺相符。n將試樣放在工作臺上，施加初負(fù)荷，調(diào)整千分表到零點；n保持10s后施加主負(fù)荷，保持15s卸去主負(fù)荷（保留初負(fù)荷），測量壓入深度。n結(jié)果計算：n（1）按下式計算洛氏硬度值: HR130- en式中：e卸去主負(fù)荷后的壓入深

14、度，每單位為0.002mmn（2）直接用硬度讀數(shù)盤讀取硬度值。n洛氏硬度值須在數(shù)字前應(yīng)加上前綴標(biāo)尺字母。（三）影響因素n l ）試驗儀器的影響n機架的變形量超過標(biāo)準(zhǔn)；主軸傾斜；壓頭夾持方式不正常；加荷不平穩(wěn)以及壓頭軸線偏移等。 n 2）測試溫度的影響n隨著測試溫度的上升，各種塑料材料的洛氏硬度值都將下降，尤其是對熱塑性塑料的影響更為顯著。n 3）試樣厚度的影響n試樣厚度小于 6mm 時，對硬度值的影響較大；n試樣厚度大于 6mm 時對硬度值的影響較小。n規(guī)定試樣厚度不得小于 6mm 。 n4）主試驗力保持時間的影響n塑料屬于黏彈性材料，在試驗載荷作用下，試樣的壓痕深度隨加荷時間的增加而增加，硬

15、度值隨著降低。低硬度材料的影響較高硬度材料的明顯。n 5）讀數(shù)時間的影響n主試驗力卸除后，試樣壓痕將產(chǎn)生彈性恢復(fù)，有一定時間，因此卸荷后距讀數(shù)時間越長，壓痕的彈性恢復(fù)時間也越長，側(cè)得的硬度值應(yīng)當(dāng)偏高。n 塑料板材邵氏硬度測試拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練:邵氏硬度測試邵氏硬度測試1.邵氏硬度計測試原理n具有一定形狀的鋼制壓針，在試驗力作用下垂直壓入試樣表面，當(dāng)壓足表面與試樣表面完全貼合時，壓針尖端面相對壓足平面有一定的伸出長度L，以L值的大小來表征邵氏硬度的大小,L值越大，表示邵爾硬度越低，反之越高.n計算公式為： HA=100- L/0.025；n HD=100- L/0.025 ；n HC=100- L

16、/0.025 n 式中HA為邵氏A硬度. 2.邵氏硬度計的分類和應(yīng)用：邵氏硬度計的分類和應(yīng)用：n邵氏硬度計主要分為三類：即 A型，C型和 D型。它們的測量原理完全相同，所不同的是測量針的尺寸不同。n（1）A型的針尖直徑為 7.9mm， n邵 A型硬度計用來測量軟塑料、橡膠、合成橡膠、氈、皮革、打印膠輥的硬度；n（2）D型的針尖直徑為 0.2mm.即半徑為R0.1。邵D 型硬度計用來測量包括硬塑料和硬橡膠的硬度，例如:熱塑性塑料,硬樹脂，地板材料，保齡 球等，特別適合于現(xiàn)場對橡膠和塑料成品的硬度測量。n（3）C型的測針是一個圓球。n邵氏 C型硬度計用來測量泡沫材料和海綿等軟性材料。3.試驗設(shè)備結(jié)

17、構(gòu)n硬度計主要由讀書盤、壓針、下壓板及對壓針施加壓力的彈簧組成。n(1)讀數(shù)度盤：為100分度，每個分度為一個邵氏硬度值。當(dāng)壓針端部與下壓板處于同一水平面時，硬度計度盤應(yīng)指示“100”。當(dāng)壓針完全伸出時，硬度計度盤應(yīng)指示為“0”。n（2) 彈簧力：壓力彈簧對壓針?biāo)┘拥牧?yīng)與壓針伸出壓板位移量有恒定的線性關(guān)系。其大小與硬度計指針?biāo)缚潭鹊年P(guān)系如下式所示：n(3)下壓板：為硬度計與試樣接觸的平面，它應(yīng)有直徑小于12毫米的表面。在進(jìn)行硬度測量時，該平面對試樣施加規(guī)定的壓力，并于試樣均勻接觸。n注：硬度計的測定范圍為2090之間。當(dāng)試樣用A型硬度計測量硬度值大于90時，改用邵氏D型硬度計測量硬度。用

18、D型硬度計測量硬度值低于20時，改用A型硬度計測量。4.試樣制備和要求n(1).試樣厚度均勻，表面光滑、平整、無氣泡、無機械損傷及雜質(zhì)。n(2) .用A型硬度，試樣厚度應(yīng)小于5毫米。用D型硬度計測定硬度，試樣厚度應(yīng)不小于3毫米。n 注：試樣允許用兩層，最多不能超過三層疊合所需厚度，并保證各層之間接觸良好。n(3) .試樣大小應(yīng)保證每個測量點與試樣邊緣距離不小于12毫米，各測量點之間的距離不小于6毫米。n(4).每組試樣測量點數(shù)不少于5個，可以在一個或幾個試樣上進(jìn)行。5.試樣步驟n(1).校準(zhǔn)：在使用過程中壓針的形狀和彈簧的性能會發(fā)生變化，因此對硬度計的彈簧壓力，壓針伸出最大值及壓針形狀和尺寸應(yīng)定期檢查校準(zhǔn)。n(2).對試樣進(jìn)行環(huán)境調(diào)整。對于硬度與濕度無關(guān)的材料實驗前，試樣應(yīng)在試驗環(huán)境中至少放置1小時。5.試樣步