塑料球壓痕硬度試驗

一、實驗目的

　　掌握塑料球壓痕硬度試驗方法，了解球壓痕硬度計的結構\ 原理和使用方法

二、實驗原理

　　塑料球壓痕硬度試驗是把規定直徑的鋼球在試驗負荷作用下，垂直壓入試樣表面并保持一定時間后，在負荷下測量壓痕深度，并求出壓痕面積，以單位面積上承受的力國際標準單位：N ／mm2 ，非標準單位：kg ／ mm2來表示硬度大小的試驗。壓痕深度可以在儀器的指示表盤上直接讀得，鋼球的壓入情況如圖1 所示。

三、實驗儀器及試樣

1．實驗儀器

　球壓痕硬度計的結構如圖２所示，主要由機架、壓頭、加荷裝置、壓痕深度、指示儀表等組成，各機構的技術要求如下。

圖１　球壓痕硬度試驗示意圖

1硬度計的機架為剛性結構，在*大負荷下，沿軸線方向的變量不大于0.05mm ，機架上帶有或升降的工作臺。

2升降工作臺的中心軸線與壓頭主軸線的同軸度不大于0．2mm。

3主軸線與升降工作臺面垂直，偏差不大于0 ．2％。

4硬度指示值準確度為土4 ％。

5壓頭為淬火拋光的鋼球，直徑為5mm ，公差±0 ．5％以內，硬度800Hv 。

6加荷裝置包括加荷杠桿、砝碼和緩沖器，通過調配砝碼可對壓頭施加下列負荷：

初負荷為：9．8N1kg

各級負荷允許誤差均為土1％。

圖２　球壓痕硬度計結構示意圖

緩沖器的作用是保證壓頭對試樣平穩無沖擊加荷。

7壓痕深度指示儀表為測量壓頭壓入深度的裝置，在0一0．5mm 測量段內，精度為0 ．005mm 。

8計時裝置能指示試驗負荷全部加入后讀取壓痕深度的時間，計時量程不小于60s ，準確度為±5 ％。

2．實驗試樣

1試樣的外觀應是平整、光滑、無氣泡、厚度均勻、無機械損傷及雜質等。

2試樣尺寸50mm×50mm × 4mm 或φ50mm×4mm 。測量時，測量點中心與試樣邊緣距離不小于10mm ，各測量點中心之間的距離不小于10mm 。

四、實驗步驟

1 按GB ／T1039—92 中的規定檢查和處理試樣，并按GB2918 — 82 調節試驗環境。

2檢測各負荷下機架的變形量。由于在負荷下，機架也產生微量變形，從而使壓痕深度指示值大于實際壓痕深度，這樣就必須定期檢查各級負荷下機架的變形量。測定時卸下壓頭，升起工作臺位其與主軸接觸，加上初負荷，調節深度指示儀表為零，再加上試驗負荷，直接由壓痕深度指示儀表中讀取相應負荷下機架變形量h 2 mm 。

3根據材料硬度，選擇適宜的試驗負荷，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，無沖擊加上韌負荷后，把深度指示儀表調到零點。

4 在2 一３s 內將所選擇適宜的負荷平穩加到試樣上，保持負荷30s ，立即讀取壓痕深度h1mm 。

5必須保證壓痕深度在0 ．15一0．35mm的范圍內，若壓痕深度不在規定范圍內，則應改變試驗負荷，使達到規定的深度范圍。

6每組試樣不少于兩塊，測量點數不少于10 點。

五、實驗結果及數據處理

1.球壓痕硬度值按下式計算。

式中　　H——球壓痕硬度，N ／mm２

F——試驗負荷、N

D一一鋼球直徑，mm

h一—校正機架變形后的壓痕深度，mm

h＝h 1—h2

hl——試驗負荷下鋼球的壓入深度，mm

h2——儀器在試驗負荷下機架變形量，mm

2.試驗結果以一組試樣的算術平均值表示，取三位有效數字。

3.標準偏差可按下式計算。

式中X——單個試樣測定值

——一組試樣測定結果的算術平均值

n一一測定試樣個數

六、實驗報告或實驗記錄的內容

? 被測試材料的名稱、規格、來源及生產廠家。

? 試樣的形狀、尺寸和制備方法。

? 試驗溫度、濕度、狀態調節時間及試驗負荷。

? 試驗次數及沒有達到規定壓痕深度范圍的測量次數。

? 球壓痕硬度的平均值和標準偏差。

? 試驗日期、試驗人員。

七、注意事項

? 試驗時，必須保證所施加作用力與試樣表面垂直，試樣支承面必須與工作臺面接觸良好，試驗過程中加荷應平穩，不得有任何沖擊和振動。

? 安裝壓頭或更換工作臺應先預檢幾次，使儀器處于良好工作狀態，方可進行正式硬度試驗。

? 在施加韌負荷時，工作臺僅允許向上移動，直至初負荷施加完畢，不允許中途退回再向上移動，如上升時已超過允許偏移量，則下降工作臺，檢查原因。

? 被測試材料的硬度，必須在儀器測量范圍內。若未知材料的硬度范圍，對負荷的選擇應由小到大，逐級增加。