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塑料洛氏硬度檢測

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發(fā)布時間：2025-08-06 08:34:44 更新時間：2025-08-05 08:34:44

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

塑料洛氏硬度檢測概述

塑料洛氏硬度檢測是評價塑料材料抵抗局部塑性變形能力的重要方法，尤其適用于相對較硬、剛性較大的熱塑性塑料、熱固性塑料及其復(fù)合材料。相較于其他硬度測試方法（如邵氏硬度、巴氏硬度），洛氏硬度測試能提供更精確、可重復(fù)的量化結(jié)果，且能區(qū)分硬度值相近的材料，在塑料材料研發(fā)、質(zhì)量控制、產(chǎn)品性能評估及選材應(yīng)用中扮演著關(guān)鍵角色。其原理是通過測量特定條件下壓頭在材料表面壓入的深度增量來計(jì)算硬度值，具有操作相對簡便、讀數(shù)直觀（直接顯示硬度值）、適用范圍較廣的特點(diǎn)。

檢測項(xiàng)目

塑料洛氏硬度檢測的核心項(xiàng)目是測定材料的洛氏硬度值。根據(jù)被測試塑料的預(yù)期硬度和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，主要使用特定的洛氏硬度標(biāo)尺：

R標(biāo)尺： 這是應(yīng)用最廣泛的標(biāo)尺，使用直徑為12.7mm (1/2英寸) 的鋼球壓頭，初始試驗(yàn)力（預(yù)載荷）為98.07N (10kgf)，總試驗(yàn)力（主載荷）為588.4N (60kgf)。適用于大多數(shù)中等硬度的熱塑性塑料（如PA, POM, PC, ABS等）和熱固性塑料。
L、M標(biāo)尺： 對更軟或更薄的塑料樣品，或當(dāng)R標(biāo)尺測得的值超出推薦范圍（>115 HRR或<70 HRR）時，會選用L或M標(biāo)尺。
M標(biāo)尺： 使用直徑為6.35mm (1/4英寸) 的鋼球壓頭，初始試驗(yàn)力98.07N (10kgf)，總試驗(yàn)力980.7N (100kgf)。適用于比R標(biāo)尺測試范圍更軟的材料。
L標(biāo)尺： 使用直徑為6.35mm (1/4英寸) 的鋼球壓頭，初始試驗(yàn)力98.07N (10kgf)，總試驗(yàn)力588.4N (60kgf)。適用于非常軟的塑料或薄試樣。

報(bào)告結(jié)果需明確標(biāo)注所使用的標(biāo)尺（如HRR, HRL, HRM）。

檢測儀器

進(jìn)行塑料洛氏硬度檢測的核心儀器是洛氏硬度計(jì)。其主要組成部分包括：

剛性機(jī)架： 提供穩(wěn)定的測試平臺。
壓頭：
- R標(biāo)尺：直徑12.7mm的硬化鋼球。
- L/M標(biāo)尺：直徑6.35mm的硬化鋼球。
- 壓頭必須符合嚴(yán)格的幾何精度和硬度要求。
載荷施加系統(tǒng)： 精確施加預(yù)載荷和主載荷（通常通過砝碼、杠桿或閉環(huán)伺服控制實(shí)現(xiàn)）。
深度測量裝置： 高精度位移傳感器（如電感式或光柵式），用于測量在預(yù)載荷下和卸除主載荷后保持預(yù)載荷時壓頭的深度差（h），精度通常要求達(dá)到0.001mm。
控制系統(tǒng)與讀數(shù)裝置： 現(xiàn)代硬度計(jì)多為數(shù)顯型，自動控制加卸載過程、測量深度差并直接計(jì)算、顯示和儲存洛氏硬度值。早期機(jī)型可能使用表盤指示深度差，需人工查表計(jì)算。
試樣支撐臺： 平整堅(jiān)硬的支撐面，確保試樣穩(wěn)定。對于小或不平整試樣，需使用合適的夾具或V型臺。

檢測方法

塑料洛氏硬度檢測遵循標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程，確保結(jié)果的可比性和準(zhǔn)確性：

試樣準(zhǔn)備： 試樣表面需平整、光滑、清潔、無缺陷。厚度足夠（通常要求≥6mm，至少大于壓痕深度的10倍）。對模塑試樣或從制品上截取的試樣，測試面應(yīng)代表材料本身狀態(tài)，必要時需進(jìn)行研磨拋光處理。試樣背面也應(yīng)平整。
狀態(tài)調(diào)節(jié)： 測試前，試樣應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境（通常溫度23±2℃，相對濕度50±10%）下進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，時間依據(jù)材料規(guī)格或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（通?！?0小時）。
儀器校準(zhǔn)： 使用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊對硬度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保載荷和深度測量系統(tǒng)準(zhǔn)確。
選擇標(biāo)尺： 根據(jù)材料預(yù)期硬度或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選擇合適的洛氏標(biāo)尺（R, L, M）。
放置試樣： 將試樣穩(wěn)固地放置在支撐臺上，確保測試面與壓頭軸線垂直。
施加預(yù)載荷： 平穩(wěn)施加初試驗(yàn)力（98.07N），并保持規(guī)定時間（如2-3秒），使壓頭與試樣良好接觸并消除表面輕微不平的影響。此時深度測量裝置調(diào)零或設(shè)定基準(zhǔn)。
施加主載荷： 在無沖擊、無振動的情況下，平穩(wěn)施加主載荷（R標(biāo)尺為588.4N，L標(biāo)尺為588.4N，M標(biāo)尺為980.7N），并在規(guī)定時間內(nèi)（如15秒）保持主載荷恒定。
卸除主載荷： 在保持規(guī)定時間后，平穩(wěn)卸除主載荷，僅保留預(yù)載荷。
讀取硬度值： 在卸除主載荷后保持預(yù)載荷狀態(tài)下（如15±1秒），儀器自動（數(shù)顯）或人工（表盤）讀取壓痕深度增量（h），并計(jì)算、顯示洛氏硬度值（HR）。計(jì)算公式為：HR = 130 - (h / 0.002) [適用于鋼球壓頭的R/L/M標(biāo)尺]。
多點(diǎn)測試： 在同一試樣上至少進(jìn)行5次有效測量，壓痕中心間距至少為壓痕直徑的3倍，距邊緣至少2.5倍。報(bào)告平均值。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

塑料洛氏硬度檢測必須嚴(yán)格遵循國際、國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保方法的統(tǒng)一性和結(jié)果的權(quán)威性、可比性。主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

ISO 2039-2: Plastics — Determination of hardness — Part 2: Rockwell hardness：這是國際上廣泛采用的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了測試原理、儀器要求、試樣制備、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)算與報(bào)告等內(nèi)容。
ASTM D785: Standard Test Method for Rockwell Hardness of Plastics and Electrical Insulating Materials：美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，在美國及北美地區(qū)廣泛應(yīng)用，內(nèi)容與ISO 2039-2基本一致，但在某些細(xì)節(jié)（如狀態(tài)調(diào)節(jié)時間、報(bào)告格式）上可能有細(xì)微差別。
GB/T 3398.2: 塑料硬度測定第2部分：洛氏硬度：中國國家標(biāo)準(zhǔn)，等同采用ISO 2039-2。
其他國家標(biāo)準(zhǔn)： 如DIN EN ISO 2039-2 (德國)， JIS K 7202 (日本) 等，通常等同或等效采用ISO標(biāo)準(zhǔn)。

這些標(biāo)準(zhǔn)的核心要求高度一致，均對以下方面做出了明確規(guī)定：

適用的材料范圍（塑料及絕緣材料）。
對試樣的尺寸、厚度、表面狀態(tài)、狀態(tài)調(diào)節(jié)的要求。
洛氏硬度計(jì)（壓頭、載荷、深度測量）的精度要求和校準(zhǔn)方法。
具體的試驗(yàn)步驟（加卸載順序、保載時間、讀數(shù)時間）。
洛氏硬度值的計(jì)算方法和公式。
結(jié)果的表示方法（需注明標(biāo)尺，如HRR, HRM, HRL）。
試驗(yàn)報(bào)告中必須包含的信息（材料標(biāo)識、試樣制備、狀態(tài)調(diào)節(jié)、標(biāo)尺、單次值、平均值、測試環(huán)境等）。