硬度試驗(yàn)

橡膠的硬度值表示其抵抗外力壓入即反抗變形的能力﹐其值大小表示橡膠的軟硬程度﹐根據(jù)硫化膠硬度大小可以判斷牛成品的配煉質(zhì)量及硫化程度,因而硬度作為混煉快檢指標(biāo)之一·同時(shí)可間接了解其他力學(xué)性能。

目前國(guó)際上有很多種橡膠硬度計(jì)﹐總的分為兩大類:一類是圓錐形平端針壓頭（壓針）如邵爾硬度計(jì);

二類是圓球形壓頭﹐如國(guó)際硬度（IRHD）·邵爾硬度計(jì)﹑趙氏硬度計(jì)等·兩者的共同點(diǎn)是在一定力的作用下（彈簧或定負(fù)荷砝碼）﹐測(cè)量橡膠的抗壓性能·不同的是除了壓針性狀不同外﹐加入負(fù)荷的形式不同,前者為動(dòng)負(fù)荷﹐后者為定負(fù)荷。

我國(guó)一般測(cè)定橡膠硬度朵用邵爾硬度·邵爾硬度分為A·C、D等幾個(gè)型號(hào),邵爾A為測(cè)量軟質(zhì)橡膠﹐邵爾C為測(cè)量裘硬質(zhì)橡膠,D型為測(cè)量硬質(zhì)橡膠。邵爾硬度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單﹐操作、攜帶方便·國(guó)際硬度為負(fù)荷固定﹐測(cè)量過(guò)程中可減少人為誤差﹐結(jié)果精確。

一﹑試驗(yàn)原理

壓入硬度是測(cè)量規(guī)定性狀的壓針在一定的條件下壓入橡膠的深度﹐最后換算為一定的硬度單位表示出來(lái)。

如邵爾硬度計(jì)測(cè)定的是壓針壓入深度與壓針露出長(zhǎng)度（2.5mm）之差對(duì)壓針露出長(zhǎng)度比值百分率，可用下列公式表示。

T =2.5-0.025hh= ( 2.5-T)/2.5×100

式中T——壓針壓入深度﹐mm;

h―—邵爾硬度。

由此可知，對(duì)于一個(gè)流動(dòng)性很好的材料T=2.5﹐所以h為0﹐對(duì)于剛性材料T=0,h=100﹐硬度范圍0——100度﹐測(cè)定最佳范圍在20——90度·

二﹑儀器

硬度計(jì)按型式可分為臺(tái)式和手提式，一般實(shí)驗(yàn)室多朵用臺(tái)式硬度計(jì)﹐使用支架固定硬度計(jì)或壓針軸上涌砝碼加力使壓足和試樣接觸﹐或兩種方法兼用﹐可以提高測(cè)量準(zhǔn)確度·對(duì)于邵爾硬度計(jì)﹐A型推薦使應(yīng)1kg砝碼,D型推薦使用5kg砝碼。臺(tái)式硬度計(jì)是由底座、工作臺(tái)面、壓針、刻度表、砝碼盒主柱等組成。

三·試樣

(1）試樣厚度不小于6mm’如試樣厚度低于6mm，可用同樣膠片重疊起來(lái)

但重疊數(shù)不得超過(guò)3層,每層厚度不小于2mm，但這樣測(cè)量的結(jié)果與整塊試樣上測(cè)量的硬度是不能相比較。

(2）試樣表面應(yīng)光滑、平整、不應(yīng)有缺膠﹑機(jī)械損傷及雜質(zhì)等。如試樣

表面有雜質(zhì)﹐需用紗布沾酒精擦凈。

(3）試樣必須有足夠的尺寸,保證壓針和試樣接觸位置距離邊緣至少

12mm，即試樣外形尺寸必須在24mm以上。

(4）試樣在試驗(yàn)溫度下應(yīng)至少停放5h 

四、試驗(yàn)步驟

(1）整理設(shè)備儀器·環(huán)境·準(zhǔn)備相關(guān)工作。

(2）試驗(yàn)前檢查硬度計(jì)指針是否指需點(diǎn)（如指針量偏離需位時(shí)﹐可以輕

松動(dòng)右上角壓緊螺絲﹐轉(zhuǎn)動(dòng)表面﹐對(duì)準(zhǔn)雩位）﹐并檢查壓針于玻璃面上（壓針端面與壓腳底面嚴(yán)禁接觸于玻璃上）是否指于100度，如不之需位和100度時(shí)﹐可輕微按動(dòng)壓針幾次﹐如仍不指需位和100度時(shí)﹐則不能使用﹐如在定荷架上使用時(shí)﹐可波動(dòng)手柄·使工作臺(tái)上升﹐將定位銷插入工作臺(tái)下部小孔,調(diào)整工作臺(tái)水平后使用,如仍不指100度時(shí)同樣不可以使用。

(3）將試樣置于硬度中玻璃面上·用定負(fù)荷架輔助測(cè)定試樣的硬度·在

試樣緩慢地受到1kgf負(fù)荷,(硬度計(jì)的底面與試樣表面平穩(wěn)地完全接合）時(shí)立即讀數(shù)（1s內(nèi))

(4）試樣上的沒(méi)一點(diǎn)只準(zhǔn)確測(cè)量一次硬度﹐點(diǎn)與點(diǎn)間距離不少于6mm ,

點(diǎn)與邊間距不少于12mm 

(5）每個(gè)試樣的測(cè)量點(diǎn)不少于5個(gè)﹐取其中值為試驗(yàn)結(jié)果，試樣結(jié)果精

確到整數(shù)位。

(6）如是手提式﹐把試樣放置在堅(jiān)固的平面上﹐拿住硬度計(jì)﹐壓足中孔

的壓針距離試塊邊緣至少12mm，平穩(wěn)地把壓足壓在試樣上﹐不能有任何振動(dòng)﹐并保持壓足平行于試樣表面﹐以使壓針垂直地壓入試樣·所施加的力邀剛好足以使壓足和試樣完全接觸﹐除另有規(guī)定,必須在壓足和試樣完全接觸后1s內(nèi)讀數(shù)﹐如果是其他間隔時(shí)間讀數(shù)則必須說(shuō)明。

(7)使用邵爾硬度計(jì)時(shí)﹐但A型硬度計(jì)測(cè)量值超出90度時(shí)推薦用D型硬度

計(jì)﹐當(dāng)D型硬度計(jì)測(cè)量值低于20度時(shí)推薦用A型硬度計(jì)﹐A型硬度計(jì)值低于10度時(shí)不準(zhǔn)確的﹐測(cè)量結(jié)果不能使用。

(8）試驗(yàn)結(jié)束后,清理現(xiàn)場(chǎng)并作好相關(guān)實(shí)驗(yàn)使用記錄。

五﹑實(shí)驗(yàn)的影響因素

(1）溫度的影響

當(dāng)試樣溫度高時(shí),由于高聚物分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇﹐分子間作用力減弱﹐內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的松弛時(shí)間下降﹐降低了材料的抵抗作用﹐因而硬度值降低·膠料不同其影響程度不同﹐如結(jié)晶速度慢的天然橡膠溫度對(duì)其影響太小﹐而蠶丁橡膠﹑丁苯橡膠等則影響顯著·

(2）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﹐因此試樣厚度直接影響試驗(yàn)結(jié)果。試樣受到壓力后產(chǎn)生變形嗎,受到壓力的部分變薄﹐硬度計(jì)壓針則會(huì)受到承托試樣的玻璃片的影響﹐硬度值增大。所以﹐試樣厚度小硬度值大,試樣厚度大硬度值小。

(3）讀數(shù)時(shí)間的影響

邵爾A型硬度在測(cè)量時(shí)讀數(shù)時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響很大·壓針與試樣受壓后立即讀數(shù)與指針?lè)€(wěn)定后再讀數(shù)取數(shù)值﹐所得的結(jié)果相差甚大﹐前者高﹐后者偏低﹐二者之差可達(dá)5——7度左右﹐尤其在合成橡膠測(cè)試中較為顯著﹐由于橡膠是高分子黏度性體﹐受外力作用后具有松弛現(xiàn)象﹐隨著壓針對(duì)試樣加壓時(shí)間的增長(zhǎng)﹐因而試樣對(duì)硬度計(jì)壓反抗力減小所以硬度減小·所以當(dāng)試樣受壓后應(yīng)立即讀取數(shù)據(jù)。(4）壓針長(zhǎng)度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定邵兒A型硬度計(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)指需點(diǎn)·當(dāng)壓針壓在平滑的金屬板或玻璃上時(shí)﹐儀器指針指100度·如果指示大于或小于100度時(shí),說(shuō)明壓針露出高度大于2.5mm或小于指針2.5mm，在這種情況下應(yīng)停止使用，進(jìn)行校正·當(dāng)壓針露出高度大于2.5mm時(shí)測(cè)得的硬度值偏高。

(5）壓針端形狀對(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﹐使其幾何尺寸改變﹐影響試驗(yàn)結(jié)果﹐磨損后的端部直徑變大所測(cè)之結(jié)果也大﹐這是因?yàn)槠鋯挝幻娣e的壓強(qiáng)不同所致﹐直徑大則壓強(qiáng)小所測(cè)硬度值偏大﹐反之偏小。