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塑料球压痕硬度试验

2008-07-21

塑料球压痕硬度试验

塑料球压痕硬度国家计量基准

     中国计量科学研究院于1990年研制成功塑料球压痕硬度基准,1993年获国家技术监督局科技进步三等奖,1994年被批准为国家计量基准。
 塑料球压痕硬度基准由静重式直接加载的基准硬度机和5mm的基准压头组组成,硬度标尺共有H5/5.0H5/13.5H5/36.5H5/98.0四种。该基准机采用高精密度光栅和计算机软件细分,其分度值为0.1μm。用微处理机进行数据处理,并能显示和打印出每点的硬度值、不均匀度、平均值等。
 该基准的不确定度为0.2Hk=3,稳定度为0.4H,填补了国内塑料硬度计量领域的空白,其主要技术指标均达到国际水平。为我国化工、轻工、航天、汽车等工业评定塑料硬度提供了可靠的量值基准,也为贸易结算及质量认证提供了性的仲裁依据。

 
 
 
 
 

一、实验目的

  掌握塑料球压痕硬度试验方法,了解球压痕硬度计的结构\ 原理和使用方法

二、实验原理

  塑料球压痕硬度试验是把规定直径的钢球在试验负荷作用下,垂直压入试样表面并保持一定时间后,在负荷下测量压痕深度,并求出压痕面积,以单位面积上承受的力 国际标准单位:Nmm2 ,非标准单位:kgmm2 来表示硬度大小的试验。压痕深度可以在仪器的指示表盘上直接读得,钢球的压入情况如图1 所示。

三、实验仪器及试样

1.实验仪器

 球压痕硬度计的结构如图2所示,主要由机架、压头、加荷装置、压痕深度、指示仪表等组成,各机构的技术要求如下。

 

图1 球压痕硬度试验示意图

1 硬度计的机架为刚性结构,在zui大负荷下,沿轴线方向的变量不大于0.05mm ,机架上带有或升降的工作台。

2 升降工作台的中心轴线与压头主轴线的同轴度不大于02mm

3 主轴线与升降工作台面垂直,偏差不大于02 %。

4 硬度指示值准确度为土4 %。

5 压头为淬火抛光的钢球,直径为5mm ,公差±05 %以内,硬度800Hv

6 加荷装置包括加荷杠杆、砝码和缓冲器,通过调配砝码可对压头施加下列负荷:

初负荷为:98N1kg

 

各级负荷允许误差均为土1 %。

 

图2 球压痕硬度计结构示意图

 

缓冲器的作用是保证压头对试样平稳无冲击加荷。

7 压痕深度指示仪表为测量压头压入深度的装置,在005mm 测量段内,精度为0005mm

8 计时装置能指示试验负荷全部加入后读取压痕深度的时间,计时量程不小于60s ,准确度为±5 %。

2.实验试样

1 试样的外观应是平整、光滑、无气泡、厚度均匀、无机械损伤及杂质等。

2 试样尺寸50mm×50mm × 4mmφ50mm×4mm 。测量时,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

四、实验步骤

1GBT1039—92 中的规定检查和处理试样,并按GB2918 — 82 调节试验环境。

2 检测各负荷下机架的变形量。由于在负荷下,机架也产生微量变形,从而使压痕深度指示值大于实际压痕深度,这样就必须定期检查各级负荷下机架的变形量。测定时卸下压头,升起工作台位其与主轴接触,加上初负荷,调节深度指示仪表为零,再加上试验负荷,直接由压痕深度指示仪表中读取相应负荷下机架变形量h 2 mm

3 根据材料硬度,选择适宜的试验负荷,装上压头,并把试样放在工作台上、使测试表面与加荷方向垂直,无冲击加上韧负荷后,把深度指示仪表调到零点。

42 一3s 内将所选择适宜的负荷平稳加到试样上,保持负荷30s ,立即读取压痕深度h1mm

5 必须保证压痕深度在015035mm 的范围内,若压痕深度不在规定范围内,则应改变试验负荷,使达到规定的深度范围。

6 每组试样不少于两块,测量点数不少于10 点。

五、实验结果及数据处理

1. 球压痕硬度值按下式计算。

 

式中  H——球压痕硬度,Nmm

F——试验负荷、N

D一一钢球直径,mm

h校正机架变形后的压痕深度,mm

hh 1—h2

hl——试验负荷下钢球的压入深度,mm

h2——仪器在试验负荷下机架变形量,mm

2. 试验结果以一组试样的算术平均值表示,取三位有效数字。

3. 标准偏差可按下式计算。

 

式中X——单个试样测定值

——一组试样测定结果的算术平均值

n一一测定试样个数

六、实验报告或实验记录的内容

•  被测试材料的名称、规格、来源及生产厂家。

•  试样的形状、尺寸和制备方法。

•  试验温度、湿度、状态调节时间及试验负荷。

•  试验次数及没有达到规定压痕深度范围的测量次数。

•  球压痕硬度的平均值和标准偏差。

•  试验日期、试验人员。

七、注意事项

•  试验时,必须保证所施加作用力与试样表面垂直,试样支承面必须与工作台面接触良好,试验过程中加荷应平稳,不得有任何冲击和振动。

•  安装压头或更换工作台应先预检几次,使仪器处于良好工作状态,方可进行正式硬度试验。

•  在施加韧负荷时,工作台仅允许向上移动,直至初负荷施加完毕,不允许中途退回再向上移动,如上升时已超过允许偏移量,则下降工作台,检查原因。

•  被测试材料的硬度,必须在仪器测量范围内。若未知材料的硬度范围,对负荷的选择应由小到大,逐级增加。

八、思考题

•  叙述塑料球压痕硬度试验原理。

•  何谓初负荷和试验负荷?

•  为什么对试样加上初负荷和试验负荷后读取硬度值都有时间要求?

对未知硬度范围的材料,选择试验负荷时为什么应从小到大逐级项试选择?
 

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