測試塑料產(chǎn)品的硬

1、 項(xiàng)目6 測試塑料產(chǎn)品的硬度 n任務(wù)6-1： 查閱文獻(xiàn)，制定塑料產(chǎn)品的硬度測 試方案 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知： 擬實(shí)現(xiàn)的知識目標(biāo)： 塑料PVC板材性能與應(yīng)用，塑料PVC板材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)； 塑料硬度測試方法、測試原理及儀器。 擬實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo) 了解不同用途塑料產(chǎn)品硬度的測試方法、儀器與結(jié)果表 示； 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板材加工方法、應(yīng)用是怎樣的？ PVC板材硬度測試方法、測試原理及儀器? 測試PVC板材硬度的流程是怎樣的？ 3.3.任務(wù)任務(wù)的實(shí)施的實(shí)施 查閱PVC板材硬度 標(biāo)準(zhǔn)，制定測試方 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)

2、的具體要求制定 完成任務(wù)的初步計(jì)劃完成任務(wù)的初步計(jì)劃 u各項(xiàng)目經(jīng)理分配任務(wù)并帶領(lǐng)小組成員完成資各項(xiàng)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(xiàng)目經(jīng)理召集小組成員開會，匯總形成本組的相關(guān)資料 u項(xiàng)目總經(jīng)理檢查各組匯報(bào)的資料 項(xiàng)目6 測試塑料產(chǎn)品的硬度 n任務(wù)6-2： 測試PVC塑料板材的洛氏硬度 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知： 擬實(shí)現(xiàn)的知識目標(biāo)： 塑料硬度計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理； 硬度計(jì)的操作規(guī)程塑料硬度知識； 塑料洛氏硬度測試的標(biāo)準(zhǔn)方法 擬實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo) 能正確使用硬度計(jì)，選用合適的標(biāo)尺、負(fù)荷和壓頭； 能測試獨(dú)立完成塑料硬度的測試，給

3、出正確的測試報(bào) 告 。 2.2.任務(wù)的引入任務(wù)的引入 u洛氏硬度計(jì)結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？它的工作原理是怎樣的？ u如何根據(jù)塑料產(chǎn)品特點(diǎn)選擇的硬度測試方法？ u在操作洛氏硬度計(jì)時(shí)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？ u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？ u影響洛氏硬度測試結(jié)果因素有哪些？ 3.3.任務(wù)任務(wù)的實(shí)施的實(shí)施 測試PVC塑料板材的 洛氏硬度 l指導(dǎo)老師講解、示范； l學(xué)生分組操作。 4.歸納總結(jié)歸納總結(jié) u各組匯報(bào)硬度測試情況 u指導(dǎo)老師對各組的測試進(jìn)行評價(jià) u指導(dǎo)老師講解塑料硬度 洛式硬度測試 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

4、的有條件性的定量反映。 硬度本身不是一個(gè)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)。 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(qiáng)度等。 對于纖維增強(qiáng)塑料，可用硬度估計(jì)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(yàn)和工藝指標(biāo)而獲得廣泛應(yīng)用。 硬度測定的方法 l ）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。 2）材料抗劃痕性的硬度試驗(yàn)：比爾鮑姆硬度和莫斯硬度 等。 3）材料回彈性的硬度試驗(yàn)：洛氏硬度和邵氏硬度等。 從加載方式分為動載

5、法和靜載法硬度試驗(yàn)。 動載法：彈性回跳法和用沖擊力把鋼球壓入試樣的方法。 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”。 如：布氏硬度、洛氏硬度和邵氏硬度的試驗(yàn)方法。 硬度大小與測試方法有關(guān)。如：硬度計(jì)類型、試樣的形 狀以及測試條件等。 不同方法的硬度值不可比較。 一、塑料球壓痕硬度試驗(yàn) 1試驗(yàn)原理 把規(guī)定直徑的鋼球在規(guī)定的試驗(yàn)負(fù)荷作用下， 垂直壓入試樣表面保持一定時(shí)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(yàn)。 測試方法參照標(biāo)準(zhǔn) GB 3398 82 。 結(jié)果表示：球壓痕硬度值按下式計(jì)算： 2試驗(yàn)設(shè)備 硬度計(jì)結(jié)構(gòu)：機(jī)架

6、、壓頭、加荷裝置、壓痕深度測量指示儀表 等組成。 壓頭為直徑 5mm的鋼球， 淬火拋光，硬度 800Hv ； 硅碼：初負(fù)荷為 9.8N ( 1kg ) 試驗(yàn)負(fù)荷： 49N ( 5kg ）、 132N ( 13 .5kg ）、 358N ( 36.5kg ）、 961N ( 98.0kg ) 計(jì)時(shí)裝置：指示試驗(yàn)負(fù)荷全部加入后讀取壓痕深度的時(shí)間，計(jì) 時(shí)量程不小于 60s。 3 試樣 試樣尺寸：50mmx50mmx4mm 或50mmx4mm 。 每個(gè)測量點(diǎn)中心與試樣邊緣距離不小于 10mm ， 各測量點(diǎn)中心之間的距離不小于10mm 。 厚度不應(yīng)小于 4mm，均勻、表面光滑、平整、無氣泡、無機(jī)械損傷及

7、雜質(zhì)等。 4操作 測定各級負(fù)荷下的機(jī)架變形量 h2。 測定時(shí)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(yàn)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(jī)架變形量。 根據(jù)材料硬度選擇適宜的試驗(yàn)負(fù)荷。 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(diǎn)。 在 23s 內(nèi)將所選擇的試驗(yàn)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。 要求壓痕深度在 0.15 0 .35mm 的范圍內(nèi)，否則， 應(yīng)改變試驗(yàn)負(fù)荷，使達(dá)到規(guī)定的深度范圍。 數(shù)量不少于 2 塊，測量點(diǎn)數(shù)不少于 10 個(gè)。 6

8、影響因素 （1）硬度計(jì)的偏差產(chǎn)生的影響 硬度值隨著初負(fù)荷的增加而增加； 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(yàn)負(fù) 荷的增加而降低； 機(jī)架變形量對硬度值的影響。在同一試驗(yàn)負(fù)荷下，如果機(jī)架變形量為 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(shí)，試驗(yàn) 負(fù)荷越小機(jī)架變形的影響越大； 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 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(shí)硬度值不夠穩(wěn)定，厚度 大于 4mm 后的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定。 讀數(shù)時(shí)間的影響，大多數(shù)材料試樣的硬度均隨讀數(shù)時(shí)間

9、的增加而下降。 測點(diǎn)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(diǎn)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)。 側(cè)點(diǎn)間距離的影響，測點(diǎn)間的距離應(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 用規(guī)定的壓頭對試樣先施加初試驗(yàn)力，接著再施加 主試驗(yàn)力，保留初試驗(yàn)力，用前后兩次初試驗(yàn)力作 用下壓頭壓入試樣的深度差hh3-h1計(jì)算出的硬度 值。 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。 洛氏硬度值： H洛氏硬度值，無因次數(shù)，習(xí)慣上稱“度” 常數(shù)，用鋼材壓

10、頭時(shí)k=130 常數(shù)，約等于0.002 mm c h kHR （二）測試方法 1919年，美國人洛克威爾（Rockwell）提出洛氏 硬度試驗(yàn)方法。 塑料洛氏硬度試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 93421988， ISO 2039/21987和ASTM D7851989等。 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(jì)。 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(yàn)。 洛氏硬度標(biāo)尺、負(fù)荷、壓痕器直 徑 硬度標(biāo)尺 初負(fù)荷（N）總負(fù)荷（N）壓頭直徑mm R98.1588.4 12.7000.015 L 98.1588.4 6.3500.015 M 98.1 9

11、80.7 6.3500.015 E 98.1 980.73.1750.015 各標(biāo)尺的洛氏硬度常數(shù)取為130。 eHR130 試驗(yàn)設(shè)備 洛氏硬度儀：由機(jī)架、壓頭、加力機(jī)構(gòu)、硬度指示 器和計(jì)時(shí)裝置組成。 壓頭為維氏度至少是 7 MN / m2的拋光鋼球，鋼 球在軸套孔中能自由滑動，試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有變形。 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 。 計(jì)時(shí)裝置能指示初試驗(yàn)力、主試驗(yàn)力全部加上時(shí)及 卸除主試驗(yàn)力后，到讀取硬度值時(shí)，總試驗(yàn)力的保 持時(shí)間，計(jì)時(shí)量程不大于 60s。 測試步驟 選定試驗(yàn)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)

12、荷及壓痕器直徑使之與所選標(biāo)尺 相符。 將試樣放在工作臺上，施加初負(fù)荷，調(diào)整千分表到零點(diǎn)； 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。 結(jié)果計(jì)算： （1）按下式計(jì)算洛氏硬度值: HR130- e 式中：e卸去主負(fù)荷后的壓入深度，每單位為 0.002mm （2）直接用硬度讀數(shù)盤讀取硬度值。 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 l ）試驗(yàn)儀器的影響 機(jī)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。 2）測試溫度的影響 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。

13、3）試樣厚度的影響 試樣厚度小于 6mm 時(shí)，對硬度值的影響較大； 試樣厚度大于 6mm 時(shí)對硬度值的影響較小。 規(guī)定試樣厚度不得小于 6mm 。 4）主試驗(yàn)力保持時(shí)間的影響 塑料屬于黏彈性材料，在試驗(yàn)載荷作用下，試樣 的壓痕深度隨加荷時(shí)間的增加而增加，硬度值隨 著降低。低硬度材料的影響較高硬度材料的明顯。 5）讀數(shù)時(shí)間的影響 主試驗(yàn)力卸除后，試樣壓痕將產(chǎn)生彈性恢復(fù)，有 一定時(shí)間，因此卸荷后距讀數(shù)時(shí)間越長，壓痕的 彈性恢復(fù)時(shí)間也越長，側(cè)得的硬度值應(yīng)當(dāng)偏高。 塑料板材邵氏硬度測 試 拓展訓(xùn)練:邵氏硬度測試 1.邵氏硬度計(jì)測試原理 具有一定形狀的鋼制壓針，在試驗(yàn)力作用下垂直壓入試樣表面， 當(dāng)壓足表

14、面與試樣表面完全貼合時(shí)，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. 計(jì)算公式為： HA=100- L/0.025； HD=100- L/0.025 ； HC=100- L/0.025 式中HA為邵氏A硬度. 2.邵氏硬度計(jì)的分類和應(yīng)用： 邵氏硬度計(jì)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。 （1）A型的針尖直徑 為 7.9mm， 邵 A型硬度計(jì)用來測 量軟塑料、橡膠、合 成橡膠、氈、皮革、 打印膠輥的硬度； （2）D型的針尖直徑 為 0.2mm.即半徑為 R0.

15、1。 邵D 型硬度計(jì)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。 （3）C型的測針是一 個(gè)圓球。 邵氏 C型硬度計(jì) 用來測量泡沫材料和 海綿等軟性材料。 3.試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu) 硬度計(jì)主要由讀書盤、壓針、下壓板及對壓針施加壓力的彈簧組成。 (1)讀數(shù)度盤：為100分度，每個(gè)分度為一個(gè)邵氏硬度值。當(dāng)壓針端部與下壓板處于同一水平面時(shí)，硬度計(jì) 度盤應(yīng)指示“100”。當(dāng)壓針完全伸出時(shí)，硬度計(jì)度盤應(yīng)指示為“0”。 （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(jì)指針?biāo)?/p>

16、刻度的關(guān)系如下式所示： (3)下壓板：為硬度計(jì)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(shí)，該平面對試 樣施加規(guī)定的壓力，并于試樣均勻接觸。 注：硬度計(jì)的測定范圍為2090之間。當(dāng)試樣用A型硬度計(jì)測量硬度值大于90時(shí)，改用邵氏D型硬度計(jì)測 量硬度。用D型硬度計(jì)測量硬度值低于20時(shí)，改用A型硬度計(jì)測量。 4.試樣制備和要求 (1).試樣厚度均勻，表面光滑、平整、無氣泡、無機(jī)械損傷及雜質(zhì)。 (2) .用A型硬度，試樣厚度應(yīng)小于5毫米。用D型硬度計(jì)測定硬度，試樣厚 度應(yīng)不小于3毫米。 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。 (3) .試樣大小

17、應(yīng)保證每個(gè)測量點(diǎn)與試樣邊緣距離不小于12毫米，各測量點(diǎn) 之間的距離不小于6毫米。 (4).每組試樣測量點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)，可以在一個(gè)或幾個(gè)試樣上進(jìn)行。 5.試樣步驟 (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(jì)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)。 (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(shí)驗(yàn)前，試樣應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境中至少放置1小時(shí)。 5.試樣步驟 (3).安裝;將硬度計(jì)垂直安裝在硬度計(jì)支架上，用厚度均勻的玻璃片放在試 樣平臺上，在相應(yīng)的重錘作用下使硬度計(jì)下壓板與玻璃片完全接觸，此時(shí) 讀書盤指針應(yīng)指示“100”。當(dāng)指針完全離開玻璃片時(shí)，指針

18、應(yīng)指示0”. 允許最大偏差為1個(gè)邵氏硬度值。 (4).把試樣置于測定架的試樣平臺上，使壓針頭離試樣邊緣至少12毫米， 平穩(wěn)無沖擊地使硬度計(jì)在規(guī)定重錘的作用下壓在試樣上，從下壓板與試樣 完全接觸15秒后立即讀數(shù)。如果規(guī)定要瞬時(shí)讀數(shù)，則在下壓板與試樣完全 接觸后1秒內(nèi)讀數(shù)。 (5).在試樣上相隔6毫米以上的不同點(diǎn)測量硬度5次。取算術(shù)平均值。 6.試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算與表示 (1). 讀數(shù)盤上得到的讀數(shù)即為所測定的邵氏硬度值。用符號HA或HD分別表示邵氏A和邵氏D的硬度。 (2).試驗(yàn)結(jié)果以一組試樣的算術(shù)平均值表示。 7.影響因素與討論 試樣厚度影響試驗(yàn)結(jié)果。試樣受到壓力后產(chǎn)生變形， 受壓部分變薄，這樣鋼

19、球或壓針就受到承托試樣的 金屬板或玻璃板的影響，使硬度值增大。 如果試樣厚度增加，這種影響會相應(yīng)減小。 塑料的硬度也與其它力學(xué)性能一樣，隨溫度的升高， 硬度降低。熱塑性塑料比熱固性塑料更為明顯。 硬度試驗(yàn)時(shí)，讀數(shù)時(shí)間對硬度值影響很大。 由于塑料受壓后產(chǎn)生蠕變，隨著時(shí)間延長，形變繼 續(xù)發(fā)展。因此不同時(shí)間讀數(shù)，所得結(jié)果有一定差別。 8.試樣報(bào)告 布置作業(yè) 分析測試數(shù)據(jù)，完成項(xiàng)目報(bào)告 學(xué)習(xí)總結(jié) 今天任務(wù)不要留在明天 Thank youThank you！ Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Tha

20、nk you！Thank you！Thank you！Thank you！ Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！ Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！ Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！

21、Thank you！ Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！ 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知： 擬實(shí)現(xiàn)的知識目標(biāo)： 塑料PVC板材性能與應(yīng)用，塑料PVC板材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)； 塑料硬度測試方法、測試原理及儀器。 擬實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo) 了解不同用途塑料產(chǎn)品硬度的測試方法、儀器與結(jié)果表 示； 熟悉塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 4.歸納總結(jié)歸納總結(jié) u各項(xiàng)目經(jīng)理召集小組成員開會，匯總形成本組的相關(guān)資料 u項(xiàng)目總經(jīng)理檢查各組匯報(bào)的資料 （二）測試方法 1919年，美國人洛克威爾（Rockwell）提出洛氏 硬度試驗(yàn)方法。 塑料洛氏硬度試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 93421