2023年(塑料橡膠材料)配方設(shè)計(jì)與橡膠硬度的關(guān)系

〔塑料橡膠材料配方設(shè)計(jì)與橡膠硬度的關(guān)系配方設(shè)計(jì)和橡膠硬度的關(guān)系配方設(shè)計(jì)和橡膠硬度的關(guān)系生膠品種硫化體系補(bǔ)強(qiáng)填充劑軟化增塑劑邵爾A型硬度測(cè)定中的影響因素1．試樣厚度的影響邵爾A型硬度值是由壓針壓入試樣的深度來(lái)測(cè)定的，因此試樣配方設(shè)計(jì)和橡膠硬度的關(guān)系·生膠品種·硫化體系·補(bǔ)強(qiáng)填充劑·軟化增塑劑邵爾A型硬度測(cè)定中的影響因素1．試樣厚度的影響邵爾A受到壓力厚產(chǎn)生變形，受到壓力的部位變薄，硬度值增大。所以，試樣厚度小硬度值達(dá)，試樣厚度大硬度值小。壓針長(zhǎng)度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定邵爾A硬度計(jì)的壓針露出加壓面的高度為2.5mm，在自由狀態(tài)時(shí)指針應(yīng)指零點(diǎn)。當(dāng)壓針在平滑的金屬板或玻璃上時(shí)，儀器指針應(yīng)指100度，假設(shè)指示大于或小于100度時(shí)，說(shuō)明壓針露出高度大于或小于2.5mm或小于2.5mm，這種狀況下應(yīng)停頓使用，進(jìn)展校正。2.5mm壓針端部外形對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響邵爾A型硬度計(jì)的壓針端部在長(zhǎng)期作用下，造成磨損，使其幾何尺寸轉(zhuǎn)變，影響試驗(yàn)結(jié)果，磨損后的端部直徑變大所測(cè)得結(jié)果也大，這是由于其單位面積的壓強(qiáng)不同所致。直徑大則壓強(qiáng)小所測(cè)得硬度值偏大，反之偏小。溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響橡膠為高分子材料，其硬度值隨環(huán)境的變化而變化，溫度高則硬度值降低。膠料不同其影響程度不同，如結(jié)晶速度慢的自然橡膠，溫度對(duì)其影響小些，而氯丁橡膠、丁苯橡膠等則影響顯著。讀數(shù)時(shí)間的影響邵爾A穩(wěn)定后再讀數(shù)，所得的結(jié)果相差很大，前者高，后者偏低，二者之差可達(dá)5至7度左右，尤其再合成橡膠測(cè)試中較為顯著，這主要使膠料在受壓后產(chǎn)生蠕變所致。所以當(dāng)試樣受壓后應(yīng)馬上讀取數(shù)據(jù)。名目壹.硬度的定義二.硬度的測(cè)試方法三.分別介紹幾種硬度測(cè)試方法和相關(guān)單位四.各種硬度的區(qū)分壹.硬度的定義指標(biāo)。它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的力量，也可表述為材料抵抗剩余變形和反破壞的力量。硬度不是壹個(gè)簡(jiǎn)潔的物理概念，而是材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。二.硬度的測(cè)試方法硬度試驗(yàn)的方法較多，原理也不一樣，測(cè)得的硬度值和含義也不完全壹樣。最一般方法是用是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗(yàn)，即洛氏硬度HRA|HRB|HRC、布氏硬度HB、維氏硬度HV，其值表示材料外表抵抗堅(jiān)硬物體壓入的力量。而里氏硬度、肖氏硬度S則屬于回跳法硬度試驗(yàn)，其值代表金屬?gòu)椥宰冃喂Φ拇笮?。因此，硬度不是壹個(gè)單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的壹種綜合性能指標(biāo)。硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)潔易行的壹種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要壹個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值和強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。由于硬度值是由起始塑性變形抗力和連續(xù)塑性變形抗力打算的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。三.分別介紹幾種硬度測(cè)試方法和相關(guān)單位1.布式硬度〔Brinellhardness〕|HB：布氏硬度以〔參照，布式硬度是以壹定大小的試驗(yàn)載荷，將壹定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬外表，保持規(guī)定時(shí)間，然后卸荷，測(cè)量被測(cè)外表壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形外表積所得的商。壹般為：以壹定的載荷壹般3000kg把壹定大小直徑壹般為10mm的淬硬鋼球壓入材料外表，保持壹段時(shí)間，去載后，負(fù)荷和其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值HB，單位為公斤力/mm2N/mm2。所以生產(chǎn)中常用布氏硬度法測(cè)定經(jīng)退貨、正火和調(diào)質(zhì)得剛健，以及鑄鐵、有色金屬、低合金構(gòu)造鋼等毛胚或半成品的硬度。維氏硬度〔Vickershardness〕|HV：維氏硬度HV以120kg以?xún)?nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料外表，用材料壓痕凹坑的外表積除以載荷值，即為維氏硬度值HV。它適用于較大工件和較深外表層1.961~49.03N，它適用于較薄工件、工具外表或鍍層的硬度測(cè)定；顯微維氏硬度，試驗(yàn)負(fù)荷小于1.961N，適用于金屬箔、極薄外表層的硬度測(cè)定。邵氏硬度〔Shorehardness〕|HA/HD：具有壹定外形的鋼制壓針﹐在試驗(yàn)力作用下垂直壓入試樣外表﹐當(dāng)壓足外表和試樣外表完全貼合時(shí)﹐壓針尖端面相對(duì)壓足平面有壹定的伸出長(zhǎng)度L，以L(fǎng)值的大小來(lái)表征邵氏硬度的大小，L﹐表示邵爾硬度越低﹐反之越高。肖氏硬度〔Shorehardness〕|HS：肖氏硬度試驗(yàn)是壹種動(dòng)載試驗(yàn)法,其原理是將具有壹定質(zhì)量的帶有金剛石或合金鋼球的重錘從壹定高度落向試樣外表,依據(jù)重錘回跳的高度來(lái)表征測(cè)量硬度值大小。符號(hào)為HS。重錘回跳得越高,外表測(cè)量越硬。A90D45洛式硬度〔Rockwellhardness〕|HR：洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。以0.002毫米作為壹個(gè)硬度單位。當(dāng)HB>450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能承受布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用壹個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在壹定載荷下壓入被測(cè)材料外表，由壓痕的深度求出材料的硬度。依據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示：HRA：是承受60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料|如硬質(zhì)合金等HRB：是承受100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料|如鑄鐵HRC：是承受150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料|如淬火鋼等6．莫氏硬度〔Mohs’scaleofhardness〕|HM1824年由德國(guó)礦物學(xué)家莫斯(FrederichMohs痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的外表而發(fā)生劃痕,習(xí)慣上礦物學(xué)或?qū)毷瘜W(xué)上都是用莫氏硬度。用測(cè)得的劃痕的深度分十級(jí)來(lái)表示硬度：7.努氏〔Knoophardness〕HK里氏〔Leebhardness〕|HL韋氏〔Websterhardness〕|HW韋氏硬度的根本原理是承受壹定外形的淬火壓針,在標(biāo)準(zhǔn)彈簧的作用力下壓入式樣外表,定義0.01MM的壓入深度為壹個(gè)韋氏硬度單位.材料的硬度和壓入深度成反比.壓入越淺硬度越高,反之則低.HW=20-L/0.01，HW--表示韋氏硬度符號(hào)L---表示壓針伸出長(zhǎng)度,即壓入式樣深度/MM0.01---定義值/MM四.各種硬度的區(qū)分洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種，它們的測(cè)量范圍和應(yīng)用范圍也不同。壹HRC維氏硬度以V表示〔參照，測(cè)量極薄試樣。鋼材的硬度：金屬硬度(Hardness)的代號(hào)為H。按硬度試驗(yàn)方法的不同，、維氏〕B及較為常用。HB應(yīng)用范圍較廣，HRC適用于外表高硬度材料，如熱處理硬度等。倆者區(qū)分在于硬度計(jì)之測(cè)頭不同，布氏硬度計(jì)之測(cè)頭為鋼球，而洛氏硬度計(jì)之測(cè)頭為金剛石。HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV)以120kg以?xún)?nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐(HV)。HL手提式硬度計(jì)，測(cè)量便利，利用沖擊球頭沖擊硬度外表后，產(chǎn)生彈跳；利用沖頭在距試樣外表1mmHL=1000×VB〔回彈速度〕/VA〔沖擊速度?！病?、肖氏、維氏、里氏、肖氏〔HS〕測(cè)量硬度值。HB-布氏硬度；布氏硬度(HB)壹般用于材料較軟的時(shí)候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)壹般用于硬度較高的材料，如熱處理后的硬度等等。布式硬度(HB)是以壹定大小的試驗(yàn)載荷，將壹定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬外表，保持規(guī)定時(shí)間，然后卸荷，測(cè)量被測(cè)外表壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形3000kg)把壹定大小(直徑壹般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料外表，保持壹段時(shí)間，去載后，負(fù)荷和其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2(N/mm2)。洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。以0.002毫米作為壹個(gè)硬度單位。當(dāng)HB>450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能承受布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用壹個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在壹定載荷下壓入被測(cè)材料外表，由壓痕的深度求出材料的硬度。依據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示：HRA：是承受60kgg載荷和直徑m退火鋼、鑄鐵等)。HRC：是承受150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。另外：HRC含意是洛式硬度CHRCHB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛HRCHRC20－－67HB225－－650假設(shè)硬度高于此范圍則用洛式硬度A標(biāo)尺HRA。假設(shè)硬度低于此范圍則用洛式硬度B標(biāo)尺HRB。HB650,不能高于此值。洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺之壓頭為頂角120150〔〔300031.25洛式硬度壓痕很小，測(cè)量值有局部性，須測(cè)數(shù)點(diǎn)求平均值，適用成品和薄片，歸于無(wú)損檢測(cè)壹類(lèi)。布式硬度壓痕較大，測(cè)量值準(zhǔn)，不適用成品和薄片，壹般不歸于無(wú)損檢測(cè)壹類(lèi)。洛式硬度的硬度值是壹無(wú)名數(shù)，沒(méi)有單位〔因此習(xí)慣稱(chēng)洛式硬度為多少度是不正確的〕布式硬度的硬度值有單位，且和抗拉強(qiáng)度有壹定的近似關(guān)系。洛式硬度直接在表盤(pán)上顯示、也能夠數(shù)字顯示，操作便利，快捷直觀，適用于大量生產(chǎn)中。布式硬度需要用顯微鏡測(cè)量壓痕直徑，然后查表或計(jì)算，操作較繁瑣。在壹定條件下，HB和HRC能夠查表互換。其心算公式可或許記為：1HRC≈1/10HB。硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)潔易行的壹種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要壹個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值和強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。由于硬度值是由起始塑性變形抗力和連續(xù)塑性變形抗力打算的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。布氏硬度是表示材料硬度的壹種標(biāo)準(zhǔn),由瑞典人布林南爾首先提出,應(yīng)用壓入法將壓力施加在淬火的鋼球〔HBS〕或者硬質(zhì)合金球〔HBW〕上,它壓入所試材料的外表而產(chǎn)生凹痕,用測(cè)得的球形凹痕單位面積上的壓力來(lái)表示硬度,HB＝F/SMPa.(F單位NS單位：平方mm用于測(cè)定塑料,橡膠,金屬材料等的硬度.洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為標(biāo)尺A、標(biāo)尺BC.洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種一般壓痕硬度試驗(yàn)之壹，三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N(合10kgf)，最終依據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N(合60kgf)；標(biāo)尺B1.588mm(1/16后加壓至980.7N(合100kgf)；而標(biāo)尺C使用和標(biāo)尺A的力是1471N(合150kgf)。因此標(biāo)尺B適用相對(duì)較軟的材料，而標(biāo)尺C適用較硬的材料。HR=K-h/0.002(h是壓痕的剩余深度K是常數(shù))12．維氏硬度和布氏硬度差不多都是單位面積上的載荷大小來(lái)計(jì)算，只不過(guò)維氏硬度承受的1363間條件下的針入度.硬度值用來(lái)識(shí)別或指定特別硬度的塑料，也可作為多批材料的質(zhì)量掌握。試驗(yàn)方法：將試樣置于硬而平的臺(tái)面上.把硬度計(jì)的壓針壓入試樣內(nèi),且保證它和臺(tái)面平行.每壹秒鐘讀壹數(shù)(或由試驗(yàn)者打算)試樣規(guī)格：通常,試樣厚度為6.4mm(0.25英寸).可將幾個(gè)試樣重疊，以到達(dá)上述高度,但最好用壹個(gè)試樣。試驗(yàn)數(shù)據(jù)：硬度值由硬度計(jì)讀出.常見(jiàn)的硬度計(jì)有A型和D型.A型用于較軟材料；D型用于較硬材料硬度反映了材料彈塑性變形特性，是壹項(xiàng)重要的力學(xué)性能指標(biāo)。和其他力學(xué)性能的測(cè)試方法相比，硬度試驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：試樣制備簡(jiǎn)潔，可在各種不同尺寸的試樣上進(jìn)展試驗(yàn)，試驗(yàn)后試樣根本不受破壞；設(shè)備簡(jiǎn)便，操作便利，測(cè)量速度快；硬度和強(qiáng)度之間有近似的換算關(guān)系，依據(jù)測(cè)出的硬度值就能夠粗略地估算強(qiáng)度極限值。所以硬度試驗(yàn)在實(shí)際中得到廣泛地應(yīng)用。硬度測(cè)定是指反壹定的外形和尺寸的較硬物體(壓頭)以壹定壓力接觸材料外表，測(cè)定材料在變形過(guò)程中所外表出來(lái)的抗力有的硬度表示了材料抵抗塑性變形的力量(如不同載荷壓入硬度測(cè)試法)，有的硬度表示材料抵抗彈性變形的力量 (如肖氏硬度)。通常壓入載荷大于9.81N(1kgf)時(shí)測(cè)試的硬度叫宏觀硬度，壓力載荷小于9.81N(1kgf)時(shí)測(cè)試的硬度叫微觀硬度。前者用于較在尺寸的試件，希反映材料宏觀范圍性能；后者用于小而薄的試件，希反映微小區(qū)域的性能，如顯微組織中不同的相的硬度，材料外表的硬度等。肖氏硬度計(jì):適用于測(cè)定黑色金屬和有色金屬的肖氏硬度值Shorehardnesspenetrator。將規(guī)定外形的金剛石沖頭從固定的高度落在試樣的外表上，沖頭彈起壹定高度，通過(guò)倆高度的比值計(jì)算出肖氏硬度值。硬度是物質(zhì)受壓變形程度或抗刺穿力量的壹種物理度量方式。硬度可分相對(duì)硬度和確定硬度。確定硬度壹般在科學(xué)界使用，生產(chǎn)實(shí)踐中很少用到。我們通常使用硬度體系為相對(duì)的硬度，大致有以下幾種標(biāo)示方法：肖氏、洛氏、布氏、韋氏、魯氏、莫氏、鉛筆硬度等等。測(cè)漆膜或涂覆材料的外表耐磨力用鉛筆硬度表示，如在PCB行業(yè)中油墨硬度的測(cè)試。測(cè)橡膠及彈性體，用肖氏硬度，如PCB肖氏硬度的測(cè)試方法類(lèi)似網(wǎng)版張力測(cè)試：表盤(pán)上的指針通過(guò)彈簧和壹個(gè)刺針相連，用針刺入被測(cè)物外表，表盤(pán)上所顯示的數(shù)值即為硬度值。肖氏硬度(Shore(Sclerocope)Hardness)(HS)體系常見(jiàn)有A級(jí)和D級(jí)倆種表示方式。測(cè)量橡膠硬度最普遍承受的儀器稱(chēng)為肖氏(又稱(chēng)邵爾)硬度計(jì)。用壹個(gè)彈簧將壹金屬壓頭壓入材料的外表，且測(cè)量它能穿入多深。該儀器測(cè)量的穿入深度為零至0.100英寸。標(biāo)尺上的讀100度范圍和自動(dòng)化程度的肖氏硬度計(jì)。使用最普遍的標(biāo)度之壹是肖氏AA級(jí)硬度計(jì)有壹個(gè)較鈍的壓頭和彈力中等的彈簧。當(dāng)讀數(shù)在90之上時(shí)，肖氏A級(jí)硬度計(jì)就變得不是很準(zhǔn)確。對(duì)于此類(lèi)較硬的材料，則使用肖氏D級(jí)硬度計(jì)。它有壹個(gè)銳利的壓頭和彈力很強(qiáng)的彈簧，能夠穿入較深的深度。當(dāng)測(cè)量更硬的塑料時(shí)，就使用壓頭更銳利和彈力更