Механические испытания

Испытания на твердость

- Сравнение твердостей по Бринеллю, Роквеллу и Шору

Испытание по Роквеллу определяет твердость пластиков после упругого восстановления деформации образца при испытании. В этом заключается отличие этого метода от испытаний на твердость по Бринеллю и Шору: при этих испытаниях твердость определяют по глубине ; проникновения под нагрузкой и, следовательно, исключают любое упругое восстановление деформации материала. Поэтому значения по Роквеллу не могут быть непосредственно соотнесены со значениями твердости по Бринеллю или Шору.

Диапазоны значений по шкалам А и D Шора могут быть сравнены с диапазонами значений твердости по отпечаткам, полученным по методу Бринелля. Однако линейной корреляции нет.

- Твердость по Бринеллю ISO 2039-1 (DIN 53456)

Полированный закаленный стальной шарик диаметром 5 мм вдавливают в поверхность испытуемого образца (толщиной не менее 4 мм) с усилием 358 Н. Через 30 с после приложения нагрузки измеряют глубину отпечатка, по которой вычисляют площадь отпечатка. Твердость по Бринеллю Н 358/30 рассчитывается как "приложенная нагрузка", деленная на "площадь поверхности отпечатка". Результаты выражают в Н/мм².

- Твердость по Роквеллу ISO 2039-2

Число твердости по Роквеллу непосредственно относится к твердости отпечатка в пластике: чем выше это число, тем тверже материал. Вследствие небольшого перекрытия шкал твердостей по Роквеллу для одного и того же материала можно получить два разных числа по двум разным шкалам, причем оба этих числа могут быть технически правильными.

Индентор, представляющий собой полированный закаленный стальной шарик, вдавливают в поверхность испытуемого образца. Диаметр шарика зависит от применяемой шкалы Роквелла. Образец нагружают "малой нагрузкой", затем "основной нагрузкой", после чего снова той же "малой нагрузкой". Фактическое измерение основано на общей глубине проникновения, эта глубина вычисляется как общая глубина после снятия основной нагрузки минус упругое восстановление после снятия основной нагрузки и минус глубина проникновения при малой нагрузке. (См. рис. ниже). Число твердости по Роквеллу вычисляется как "130 минус глубина внедрения в единицах по 0,002 мм".

Твердость по Роквеллу ISO 2039-2

Числа твердости по Роквеллу должны находиться в пределах от 50 до 115. Значения, выходящие за эти пределы, считаются неточными: измерение необходимо повторить еще раз, используя следующую, более жесткую шкалу. Шкалы возрастают по жесткости от R через L до М (с увеличением твердости материала). Нагрузки и диаметры инденторов более подробно указаны в таблице (см. ниже). Если для более мягкого материала требуется менее жесткая шкала, чем шкала R, то определение твердости по Роквеллу не подходит. Тогда можно использовать метод определения твердости по Шору (ISO 868), который применяется для низкомодульных материалов.

- Твердость по Шору ISO 868 (DIN 53505, ASTM D2240)

Значениями твердости по Шору являются показания шкалы, полученные в результате проникновения в пластик определенного стального стержня. Эта твердость измеряется склероскопами двух типов, оба из которых имеют калиброванные пружины для приложения нагрузки к индентору. Склероскоп А применяется для более мягких материалов, а склероскоп D - для более твердых. (Подробности формы и размеров инденторов см. рис. ниже.)

Образец помещают в склероскоп, нажимную опору прижимают к образцу и через 15 с считывают показания шкалы индикатора. Показания шкалы представлены в виде единиц от 0 для полного проникновения на 2,5 мм до 100 для нулевого проникновения (получаемого с помощью плоского куска стекла).

Твердость по Шору ISO 868 (DIN 53505, ASTM D2240)

Значения твердостей по Шору изменяются: от 10 до 90 для склероскопа Шора типа А - мягкие материалы, от 20 до 90 для склероскопа Шора типа D - твердые материалы. Если измеренные значения > 90 А, то материал слишком тверд, и должен применяться склероскоп D. Если измеренные значения < 20 D, то материал слишком мягок, и должен применяться склероскоп А. Не существует никакой простой зависимости между твердостью, измеренной с помощью этого метода испытаний, и другими основными свойствами испытуемого материала.