塑料的硬度测试方法常见有两种:塑料洛氏硬度与球压痕硬度。两种硬度测试原理不同,所以决定了其测试方法的差异性。
1、塑料洛氏硬度
对于塑料洛氏硬度,依据国际标准ISO 2039-2,用规定的压头对试样先施加初试验力,接着再施加主试验力,保留初试验力,用前后两次初试验力作用下压头压入试样的深度差h=h2-h1计算出的硬度值。
硬度标尺
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压头直径
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初载荷
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主载荷
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HRR
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12.7mm
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98.07N
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588.4N
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HRL
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6,35mm
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98.07N
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588.4N
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HRM
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6.35mm
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98.07N
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980.7N
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HRE
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3.175mm
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98.07N
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980.7N
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注:源自ISO 2039-2
2、塑料球压痕硬度
而塑料球压痕硬度,依据国际标准ISO 2039-1规定,把规定直径(5 mm)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的试验。初试验力为9.8N,主试验力为49.0N,132N, 358N, 490N, 961N。示意图如下:
试样厚度应均匀,表面光滑、平整、无气泡、无机械损伤及杂质等。
试样厚度不应小于4mm,试样大小应保证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。
实验步骤
1.根据材料硬度选择适宜的实验负荷。装上压头,把试样放在工作台上,使测试表 面与加荷方向垂直接触。
2.旋转三周,把深度指示仪表调到零点。
3.将所选择的实验负荷平稳地施加到试样上,保持负荷30s,立即读取压痕深度h1(mm)。
4.必须保证压痕深度在0.15~0.35mm 的范围内。若压痕深度不在规定范围内,则应改变实验负荷,使达到规定的深度范围。
通过上述定义可知,两种硬度测试方法存在本质区别。
1、塑料洛氏硬度与金属洛氏硬度类似,硬度值为无量纲,表征了材料抵抗不可恢复变形的能力;
2、而球压痕硬度值单位为N/mm2,表征了材料抵抗变形的能力,与马腾氏硬度定义类似,此处包含了材料的弹性和塑形变形。
两种硬度测试方法中,测量误差的引入通常与如下因素相关:
1、仪器机架弹性补偿值的设定误差;
2、保载时间的确定;
3、样品平整度;
4、试样厚度的影响。
基于国内外塑料行业各大公司的统计数据发现,相对于塑料洛氏硬度测试而言,球压痕硬度测试的结果重复性较差,并且对于样品的加工质量与精度要求较高。