什么是硬度
硬度是物質(zhì)受壓變形程度或抗刺穿能力的一種物理度量方式。硬度可分相對硬度和硬度。硬度一般在科學(xué)界使用,生產(chǎn)實踐中很少用到。我們通常使用硬度體系為相對的硬度。常用有以下幾種標(biāo)示方法:肖氏(也叫邵氏,邵爾SHORE)、洛氏、布氏三種。邵氏一般用于橡膠類材料上。
硬度值的大小是表示材料軟硬程度的有條件性的定量反映,它本身不是一個單純的確定的物理量,而是由材料的彈性、塑性、韌性等一系列力學(xué)性能組成的綜合性指標(biāo)。常用的硬度測試方法:邵氏硬度、洛氏硬度。
硬度值的大小不僅取決于該材料的本身,也取決于測量條件和測量方法。硬度試驗的主要目的是測量該材料的適用性,并通過對硬度的測量間接了解該材料的其他力學(xué)性能,例如磨耗性能、拉伸性能、固化程度等。因此,硬度檢測在生產(chǎn)過程中對監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量和完善工藝條件等方面有非常重要的作用。
測定硬度的方法
1.測定材料耐頂針(球形頂針)壓入能力的硬度試驗。
例如布氏(Brine-I1)硬度、維氏(Vickers)硬度、努普(Knop)硬度、巴科爾(Barcol)硬度、邵氏(Shore)硬度等;
2.測定材料對尖頭或另一種材料的抗劃痕性硬度試驗。
例如比爾鮑姆(Bierbaum)硬度和莫斯(Mobs)硬度等;
3.測定材料回彈性的硬度試驗。
例如洛氏(Rockwell1)硬度和邵氏反彈硬度等。
其中:
邵氏硬度的測試方法:用邵氏硬度計插入被測材料,表盤上的指針通過彈簧與一個刺針相連,用針刺入被測物表面,表盤上所顯示的數(shù)值即為硬度值。
洛氏硬度的測試方法:用試驗鋼球能在被測物上砸上痕跡時硬度計表盤上所顯示的數(shù)值即為硬度值。洛氏硬度約是布氏硬度的十倍,兩者一般用于金屬材料上。
因測試方法不同邵氏硬度與洛氏硬度、布氏硬度沒有換算方式,但用洛氏硬度計測過硬橡膠,當(dāng)時數(shù)據(jù)是:邵氏硬度90洛氏硬度27。
邵氏硬度
邵氏硬度又稱肖氏硬度,是表示材料硬度等級的一種方法。邵氏硬度分為邵氏壓痕硬度和邵氏反彈硬度兩種。
前者被測樣品放在硬度計臺面的適當(dāng)位置,壓緊到規(guī)定時間后立即讀取用數(shù)字0-100表示的壓痕硬度讀數(shù)。
測定邵氏硬度時,我國與ISO規(guī)定一致,只使用A型和D型兩種。使用的壓痕硬度計有A型、C型和D型三種刻度型號,其硬度讀數(shù)分別用HA,HB,和HC表示。后者則使用邵氏反彈式硬度計進(jìn)行測定,使用頂端裝有金剛石的總重約3克的沖頭,從約300MM高度的玻璃管中垂直落于試件上,由玻璃管的刻度讀取其垂直反彈的高度。
邵氏硬度是指用邵氏硬度計測出的值的讀數(shù),它的單位是“度”,其描述方法分A、D兩種,分別代表不同的硬度范圍,90度以下的用邵氏A硬度計測試,并得出數(shù)據(jù),90度及以上的用邵氏D硬度計測試并得出數(shù)據(jù),所以,一般來講對于一個橡膠或塑料制品,在測試的時候,測試人員能根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行測試前的預(yù)判,從而決定用邵氏A硬度計還是用邵氏D硬度計來進(jìn)行測試。一般手感彈性比較大或者說偏軟的制品,測試人員可以直接判斷用邵氏A硬度計測試,如:文具類膠水瓶,TPUTPR塑料膜袋等制品。而手感基本沒什么彈性或者說偏硬的就可以用邵氏D硬度計進(jìn)行測試,如PCABSPP等制品。如果度數(shù)是邵氏Axx,說明硬度相對不高,如果是邵氏Dxx說明其硬度相對較高。
計算公式:HA=100-L/0.025和HD=100-L/0.025。
邵氏硬度計
邵氏硬度計用途:邵氏硬度計用于橡膠類產(chǎn)品邵氏硬度值測量。
原理: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*貼合時,壓針面相對壓足平面有一定的伸出長度L(即壓針扎進(jìn)被測物的深度),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。
邵氏壓痕硬度計工作原理
邵氏壓痕硬度計的工作原理是將規(guī)定形狀的壓針在標(biāo)準(zhǔn)的彈簧壓力下,并在嚴(yán)格的規(guī)定時間內(nèi),把壓針壓入試樣的深度轉(zhuǎn)換為硬度值,表示該試樣材料的硬度等級,直接從硬度計的指示表上讀取。指示表為100個分度,每一個分度即為一個邵氏硬度值。
方法要點
1.硬度計在使用過程中壓針的形狀、尺寸以及彈簧的性能都會發(fā)生變化,因此應(yīng)定期校準(zhǔn),使之符合規(guī)定的壓針尺寸和精度。
2.硬度計彈簧對壓針?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)系應(yīng)符合下式:
A型:FA=550+78HA
B型:FB=445HD
式中FA和FB——彈簧施加于A型和D型硬度計壓針上的力mN
系數(shù)550——Hd為零時彈簧對壓針?biāo)┘拥牧?/div>
系數(shù)75和445——硬度計的系數(shù)
為此,推薦使用邵氏硬度檢定儀校準(zhǔn)其彈簧力。一般進(jìn)口儀器都配有檢定儀,目前國內(nèi)也已有生產(chǎn)。使用檢定儀校準(zhǔn)壓針彈簧力的誤差,A型要求偏差在正負(fù)3.9N之內(nèi),B型要求偏差在正負(fù)19.6mN之內(nèi)。
球壓痕硬度原理
以規(guī)定直徑的鋼球在試驗負(fù)荷作用下垂直壓入試樣表面,經(jīng)過規(guī)定的時間后,以單位壓痕面積所承受的壓力表示該試樣的硬度,用daN/平方毫米表示。規(guī)定使用的初負(fù)荷為0.98daN,而試驗負(fù)荷有四個等級,分別為4.9daN、13.24daN、35.8daN和96.daN。
球壓痕硬度計
球壓痕硬度計主要由機架、壓頭、加荷裝置、壓痕深度指示儀表和計時裝置組成。試驗前應(yīng)定期測定各級負(fù)荷下機架的變形量,測定時應(yīng)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;然后再加上試驗負(fù)荷,直接由壓痕深度指示儀表中讀取相應(yīng)負(fù)荷下機架的變形量。應(yīng)反復(fù)測量幾次,直到數(shù)值穩(wěn)定。
硬度之間的轉(zhuǎn)換公式
1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.勃式硬度(BHIN)=洛克式硬度(HV)
4.洛式硬度(HRC)=勃式硬度(BHN)/10-3