塑料力學性能測試

1、目錄1. 測試塑料拉伸性能2. 測試塑料彎曲性能3. 測試塑料沖擊性能4. 測試塑料洛氏硬度一、測試塑料拉伸性能基本概念基本概念: 拉伸應力：試樣在計量標距范圍內(nèi)，單位初始橫截面上承受的拉伸負荷。 拉伸強度：在拉伸試驗中試樣直到斷裂為止，所承受的最大拉伸應力。拉伸斷裂應力：在拉伸應力-應變曲線上，斷裂時的應力。拉伸屈服應力：在拉伸應力-應變曲線上，屈服點處的應力。斷裂伸長率：在拉力作用下，試樣斷裂時，標線間距離的增加量與初始標距之比，以百分率表示。 斷=(L-L0)/L0100% 式中：L0-試樣標線間距離，mm L-試樣斷裂時標線間距離，mm彈性模量：在比例極限內(nèi)，材料所受應力與產(chǎn)生響應的應

2、變之比。 應力-應變曲線 由應力-應變的相應值彼此對應的繪成曲線，通常以應力值作為縱坐標，應變值作為橫坐標。應力-應變曲線一般分為兩個部分：彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)，在彈性變形區(qū)，材料發(fā)生可完全恢復的彈性變形，應力和應變呈正比例關(guān)系。曲線中直線部分的斜率即是拉伸彈性模量值，它代表材料的剛性。彈性模量越大，剛性越好。在塑性變形區(qū)，應力和應變增加不在呈正比關(guān)系，最后出現(xiàn)斷裂。實驗原理 拉伸試驗是對試樣沿縱軸向施加靜態(tài)拉伸負荷，使其破壞。通過測定試樣的屈服力，破壞力，和試樣標距間的伸長來求得試樣的屈服強度，拉伸強度和伸長率。 試驗方法 拉伸試驗(應力-應變試驗)一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個間隔一定

3、距離的夾具上，兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣，測定試樣上的應力變化，直到試樣破壞為止。 拉伸試驗是研究材料力學強度最廣泛使用的方法之一，需要使用恒速運動的拉力試驗機。按載荷測定方式的不同，拉力試驗機大體可以分為擺錘式拉力試驗機和電子拉力試驗機兩類，目前使用較多的是電子拉力試驗機。操作要點1、在試樣中間部分作標線，此標線應對測試結(jié)果沒有影響。2、測量試樣中間平行部分的寬度和厚度，每個試樣測量三點，取算術(shù)平均值。3、拉伸速度一般根據(jù)材料及試樣類型進行選擇。4、夾具夾持試樣時，試樣縱軸與上，下夾具中心線重合，并防止試樣滑脫，或斷在夾具內(nèi)。5、試樣斷裂在中間平行部分之外時，應另取試樣補做。儀器和試樣

4、 拉力試驗機一臺 沖片機一臺 塑料片材一塊 或用注塑機制得標準試樣五根以上實驗步驟和數(shù)據(jù)處理試樣得制備用啞鈴形標準裁刀在沖片機上沖取塑料薄片試樣，沿縱向和橫向各取五條，精確測量試樣細頸處的寬度和厚度，并在細頸部分劃出長度標記。也可用注塑機模塑出標準測試樣條。選擇試驗機載荷，以斷裂時載荷處于刻度盤得1/34/5范圍之內(nèi)最合適。選擇，調(diào)整試驗機的下夾具的下降速度。對于軟質(zhì)熱塑性塑料，拉伸速度可取50mm/min,100mm/min,200mm/min,500mm/min。將試樣裝在夾具上，在使用夾具時應先用固定器將上夾具固定，防止儀器刀口損壞，試樣夾好后松開固定器。按下啟動按鈕，電機開始運轉(zhuǎn)，下夾

5、具開始下降，指針開始指示。在此過程中，用手控制標尺上的兩根劃尺，使形指針隨試樣細頸上的兩標記而動，直至試樣斷裂。記錄指示盤讀數(shù)和兩劃尺之間的距離。按回行開關(guān)，將下夾具回復到原來位置，并把指示盤指針撥回零位，開始第二次試驗。數(shù)據(jù)的記錄與處理編號12345平均L0 (mm)b (mm)d (mm)L (mm)P (N)Ts(Mpa)Eb(100%)參數(shù)說明 拉伸強度： TS=Pmax/bd (Mpa) 斷裂伸長率： Eb=(L-L0)/L0100% 式中：Pmax ：試樣拉伸時的最大載荷 N b：試樣寬度 mm d：試樣厚度 mm L0：試樣原始長度 mm L：試樣斷裂時兩線間距 mm 三、測試塑

6、料沖擊性能基本概念： 無缺口試樣沖擊強度：無缺口試樣在沖擊負荷作用下，試樣破壞時吸收的沖擊能量與試樣原始截面積之比。 缺口試樣沖擊強度：缺口試樣在沖擊負荷作用下，試樣破壞時吸收的沖擊能量與試樣原始截面積之比。 相對樣沖擊強度：缺口試樣的沖擊強度與無缺口試樣的沖擊強度之比，或同類型試樣A型缺口沖擊強度與B型缺口沖擊強度之比。 完全破壞：指經(jīng)過一次沖擊使試樣分成兩段或幾段。實驗原理 沖擊試驗是用來度量材料在高速沖擊狀態(tài)下的韌性或?qū)嗔训牡挚鼓芰Α?一般沖擊實驗采用三種方法：（1）擺錘式：試驗安放形式有簡支梁式（charpy）-支撐試樣兩端而沖擊中部；懸臂梁式（Izod）-試樣一端固定而沖擊自由端。

7、（2）落球式。（3）高速拉伸法。（3）法雖較理想，可直接轉(zhuǎn)換成應力應變曲線，計算曲線下的面積，便可得沖擊強度，還可定性判斷是脆性斷裂還是韌性斷裂，但對拉力機要求較高。儀器設備：沖擊擺錘試驗機簡支梁沖擊實驗機的基本原理 試驗機的基本構(gòu)造有三部分：機架部分，擺錘部分和指示部分。 試驗的基本原理是：擺錘高置于機架的揚臂上，揚角為，當擺錘自由落下，位能轉(zhuǎn)化為動能將試樣沖斷，沖擊后擺錘以其剩余能量升到某一高度，升角為。擺錘式?jīng)_擊實驗機工作原理 根據(jù)沖擊過程的能量守恒： L（1-cos）=(1-cos)+A+ +A+1/2mv2式中：沖擊錘重量，L 沖擊錘擺長A 沖斷試樣所消耗的功AA 分別為擺錘在克服空

8、氣主力所消耗的功；1/2mv2為試樣斷裂時飛出部分所具有的能量。 通常上式右后邊三項部分都可忽略，所以：A =L（cos- cos）根據(jù)、L、和設定A值，可由上式算出值而繪出讀數(shù)盤，實測時根據(jù)讀數(shù)盤（即值）讀出A值。必須指出，實際上不同試樣受沖擊后有不同程度的“飛出功”，尤其脆性材料是不能忽視的，因讀數(shù)盤是根據(jù)（8）式繪制的，所以讀出的A值包括了，當占比例較大時，測試結(jié)果不準確，且不易重復。注意：試樣厚度，缺口大小，形狀，測試時試樣的跨度都影響測試結(jié)果。影響因素： 1、沖擊過程的能量消耗 2、溫度和濕度 3、試樣尺寸 4、沖擊速度四、測試塑料洛氏硬度基本概念：硬度試驗是測量固體材料表面硬度的一

9、種材料機械性能試驗。 硬度試驗是材料試驗中最簡便的一種，與其他材料試驗如拉伸試驗、沖擊試驗和扭轉(zhuǎn)試驗相比，具有以下特點： 試驗可在零件上直接進行而不論零件大小、厚薄形狀； 試驗時留在表面上的痕跡很小，零件不被破壞； 試驗方法簡單、迅速。硬度試驗在機械工業(yè)中廣泛用于檢驗原材料和零件在熱處理后的質(zhì)量。由于硬度與其他機械性能有一定關(guān)系，也可根據(jù)硬度估計出零件和材料的其他機械性能。硬度試驗方法很多，一般分為劃痕法、壓入法和動力法3類。 1919年，美國人洛克威爾（Rockwell）提出洛氏硬度試驗方法。 塑料洛氏硬度試驗方法標準有GB/T 93421988， ISO 2039/21987和ASTM D

10、7851989等。 塑料洛氏硬度采用較小的負荷、較大的壓痕器和大量程結(jié)構(gòu)的硬度計。 洛氏硬度標尺：由負荷的大小與壓痕器直徑組合構(gòu)成，適用不同硬度材料的試驗。實驗原理 洛氏硬度是用規(guī)定的壓頭對試樣先施加初試驗力，接著再施加主試驗力，然后卸除主試驗力，保留初試驗力，用前后兩次初試驗力作用下壓頭壓入試樣的深度差計算出的硬度值。 洛氏硬度值的計算公式： （1）按下式計算洛氏硬度值: HR130- e 式中：e卸去主負荷后的壓入深度，每單位為0.002mm （2）直接用硬度讀數(shù)盤讀取硬度值。 洛氏硬度值須在數(shù)字前應加上前綴標尺字母。chkHR實驗設備 洛氏硬度儀結(jié)構(gòu)：由機架、壓頭、加力機構(gòu)、硬度指示器和

11、計時裝置組成。 試樣： 厚度不應小于 6mm，均勻、表面光滑、平整、無氣泡、無機械損傷及雜質(zhì)等。 操作: 1）選定試驗標尺，所測的洛氏硬度值應在標尺的50115之間,硬度指示器能測量壓頭壓入深度到 0.001mm ，每一分度值等于 0.002mm 。 計時裝置能指示初試驗力、主試驗力全部加上時及卸除主試驗力后，到讀取硬度值時，總試驗力的保持時間，計時量程不大于 60s。 2）將試樣放在工作臺上，施加初負荷，調(diào)整千分表到零點；保持10s后施加主負荷，保持15s卸去主負荷（保留初負荷），測量壓入深度。影響因素1、試驗儀器的影響:機架的變形量超過標準；主軸傾斜；壓頭夾持方式不正常；加荷不平穩(wěn)以及壓頭軸線偏移等。 2、測試溫度的影響:隨著測試溫度的上升，各種塑料材料的洛氏硬度值都將下降，尤其是對熱塑性塑料的影響更為顯著。3、試樣厚度的影響:試樣厚度小于 6mm 時，對硬度值的影響較大；試樣厚度大于 6mm 時對硬度值的影響較小。規(guī)定試樣厚度不得小于 6mm 。4、主試驗力保持時間的影響:塑料屬于黏彈性材料，在試驗載荷作用下，試樣的壓痕深度隨加荷時間的增加而增加，硬度值隨著降低。低硬度材料的影響較高硬度材料的明顯。5、讀數(shù)時間的影響: