塑料制品的各种硬度
硬度是材料对一定形状硬物压入的阻抗能力。对于完全结晶的金属,其硬度和材料的塑性与材料表面的耐磨性有较好的必然联系。而对于塑料与橡胶,由于微观结构的复杂性和具有粘弹性,以上的关系有较大近似。由于硬度测量方便,它作为塑料和橡胶材料及其制品的一项综合机械性能,用来比较材料和检验质量。
a. 邵氏硬度
使用邵氏(Shore)硬度计,将规定形状的压针在弹簧压力下压入试样,把压针压入试样的深度转换为邵氏硬度值。邵氏硬度分为邵氏A和邵氏D。邵氏A的压针尖端有个直径0.79mm的微小平面,适用于较软的塑料和橡胶。邵氏D适用于较硬的塑料。它也被称为肖氏硬度或压印(Indentation)硬度。我国有GB2411—80《塑料邵氏硬度试验方法》。
b. 球压痕硬度和洛氏硬度
我国有GB3398—82《塑料球压痕硬度试验方法》。它是参考国际标准ISO3039-79《塑料和硬橡胶——球压痕硬度》制定的。球压痕硬度是指以规定直径的钢球,在试验负荷作用下垂直压入试样表面,保持一定时间后单位压痕面积上所承受的平均压力。国外的钢球压入硬度用洛氏(Rockwell)硬度计测定。有ASTMD785标准。根据钢球直径大小和作用力有五种标度。常用的是M和R标度。M标度时钢球直径6.35mm,作用力980N。R标度时球径12.7mm,作用力588N。
c. 布氏硬度
布氏(Brinell)硬度也是一种钢球压痕硬度,常用于软钢和有色金属。也用于刚硬塑料,以便进行硬度对比。用一个直径10mm的硬化钢球在恒定负荷下压入试样,用负荷除以钢球造成的球形凹穴的面积。这就是常可读到的HB硬度标度。
d. 巴氏硬度
用巴氏(Barcol)硬度计。压头顶端有直径0.157mm小平面,此圆锥体压头在标准弹簧的压力下压入试样,以压痕深浅来表征试样的硬度。我国有GB3854—83《纤维增强塑料巴氏(巴柯尔)硬度试验方法》,适用于测定纤维增强塑料及其制品的硬度。也可用于非增强的硬塑料。
e. 刮痕硬度
刮痕(Scratch)硬度是指材料对另一种材料刻划的阻抗能力。用于塑料测试的是比尔巴姆(Bierbaum)试验法。用块正方体的钻石的尖角对准试样,以3克重负荷刻划试样。用负荷除以抓痕宽度的平方表示其硬度。也有采用不同硬度铅笔刻划试样的柯氏(Kohinoor)试验法。
表1是国外测得常见塑料的各种硬度,可供对照。表2仅供参考,各种硬度对照只是经验。
塑料材料 |
洛氏硬度 |
邵氏硬度D |
巴氏硬度 |
M |
R |
高抗冲ABS |
|
85〜109 |
|
|
聚甲醛 |
94 |
120 |
|
|
丙烯酸树脂 |
85〜105 |
|
|
49 |
纤维素塑料 |
|
30〜125 |
|
|
玻纤充填环氧树脂 |
100 |
|
|
|
聚四氟乙烯 |
|
|
50〜65 |
|
聚三氟氯乙烯 |
|
75〜95 |
76 |
|
改性聚苯醚 |
78 |
119 |
|
|
聚酰胺66 |
|
108〜120 |
|
|
聚酰胺6 |
|
120 |
|
|
聚碳酸酯 |
70 |
116 |
|
|
刚性聚醚 |
65〜115 |
|
|
30〜50 |
高密度聚乙烯 |
|
|
60〜70 |
|
中密度聚乙烯 |
|
|
50〜60 |
|
低密度聚乙烯 |
|
|
41〜46 |
|
聚丙烯 |
|
90〜110 |
75〜85 |
|
硬聚氯乙烯 |
|
117 |
65〜85 |
|
聚硅氧烷 |
84 |
|
|
|
聚砜 |
69 |
120 |
|
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表2 塑料的各种硬度标度的比较
布氏硬度 |
洛氏硬度 |
邵氏硬度 |
典型制品 |
M |
R |
D |
A |
25 |
100 |
|
|
|
很硬 |
16 |
80 |
|
|
|
|
12 |
70 |
100 |
90 |
|
|
10 |
65 |
97 |
86 |
|
|
9 |
63 |
96 |
83 |
|
较软 |
8 |
60 |
93 |
80 |
|
|
7 |
57 |
90 |
77 |
|
|
6 |
54 |
88 |
74 |
|
软的 |
5 |
50 |
85 |
70 |
|
|
4 |
45 |
|
65 |
|
|
3 |
40 |
|
60 |
98 |
高尔夫球 |
2 |
32 |
|
55 |
96 |
|
1.5 |
2S |
|
50 |
94 |
|
1 |
23 |
|
42 |
90 |
阀的垫圈 |
0.8 |
20 |
|
38 |
88 |
|
0.6 |
17 |
|
35 |
85 |
|
0.5 |
15 |
|
30 |
80 |
|
|
|
|
|
60 |
内轮胎 |
|
|
|
|
50 |
椽胶软管 |
|
|
|
|
35 |
橡胶带 |
|
|
|
|
10 |
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