關(guān)于橡膠硬度與其受力特性的研究

劉振華　苑英杰

摘? 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，各行各業(yè)對橡膠的需求加大，尤其是汽車行業(yè)的繁榮發(fā)展，更是實(shí)現(xiàn)了對橡膠需求的激增。由于不同行業(yè)對橡膠的需求不同，刺激了橡膠的多元化發(fā)展，提升了橡膠制品的質(zhì)量，在今后更是對橡膠行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。本文為首先研究了橡膠硬度和壓入硬度的概念，其次介紹了橡膠硬度的測試方法，最后分析了橡膠的受力特性，以期通過本文研究，對橡膠的硬度和受力特性有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。

一、橡膠硬度和壓入硬度

橡膠的硬度是在某條件下抵抗剛性檢測工具壓入的性能。由于橡膠硬度的檢測非常簡單且沒有破壞性，可檢測橡膠成品的固化、均勻效果，而且還能跟蹤橡膠原材料的老化及其他不合格質(zhì)量等問題，所以被質(zhì)量檢測監(jiān)控所使用，這種方法是是橡膠成品的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。

雖然橡膠硬度檢測的方法有很多，但全部歸根結(jié)底屬于一種檢測方法就是靜態(tài)壓入，其實(shí)這種檢測方法比較復(fù)雜，因?yàn)橄鹉z的自身因素及外部因素其他方式可能導(dǎo)致檢測不準(zhǔn)，使用靜態(tài)壓入檢測是完全可以檢測的。

二、橡膠硬度測試方法

2.1橡膠的國際硬度

橡膠國際硬度是指成品在小的接觸和大的總壓力在一定的檢測過程中壓入成品的深度之差，然后按照標(biāo)準(zhǔn)的換算表獲取硬度值。橡膠國際硬度等級分為四個(gè)檢測等級：1. a方法N常規(guī)試驗(yàn);2. b方法H高硬度試驗(yàn);3.c方法 L 低硬度試驗(yàn);4.d方法 M 微型試驗(yàn)，這四個(gè)檢測方法有著不一樣的區(qū)別，可以根據(jù)不同的檢測物來選擇合適的檢測方法。

便攜式橡膠國際硬度計(jì)法又稱袖珍國際硬度計(jì)法，它的使用及外觀都與A型的邵氏硬度計(jì)相同，但原理、技術(shù)、校準(zhǔn)等方法是大大不同的，它們的區(qū)分在于計(jì)量單位的不同。雖然這種硬度計(jì)沒有定負(fù)荷橡膠國際硬度計(jì)檢測準(zhǔn)確，但是使用方便簡潔，可適用于橡膠產(chǎn)品的原料及半成品檢測質(zhì)量使用。

2.2邵氏硬度

邵氏硬度計(jì)也稱邵爾硬度計(jì)，它是橡膠體受壓程度或抗刺穿能力的一種檢測方法，這種檢測方法在工作中已經(jīng)廣泛使用了。它的結(jié)構(gòu)體積小、操作方便簡單、攜帶也很方便很適合用于現(xiàn)場的橡膠硬度檢測，長期以來，邵氏硬度檢測的方法一直用于橡膠成品及半成品的硬度性能檢測和產(chǎn)品質(zhì)量的控制。邵氏硬度的檢測方法為用邵氏硬度計(jì)插入被檢測的橡膠材料上，硬度計(jì)上的指針通過彈簧與一個(gè)刺針連在一起，用刺針來測試橡膠體的表面，硬度計(jì)上所顯示的數(shù)值為橡膠體的硬度值。在我國目前使用檢測橡膠的硬度計(jì)大部分為A型邵氏硬度計(jì)。A 型邵氏硬度和橡膠的楊氏彈性模量有著一定的關(guān)系，可以通過測定橡膠的邵氏硬度而得到橡膠近似楊氏模量。A 型邵氏硬度檢測橡膠體的方法早在 1959 年就制定為檢測的標(biāo)準(zhǔn)，1960 年開始運(yùn)用與工作當(dāng)中，后來經(jīng)過國家的認(rèn)可又頒布為國家檢測橡膠體標(biāo)準(zhǔn)，GB/T531-1999 的上一個(gè)版本 GB/T531-1992《硫化橡膠邵爾 A 硬度試驗(yàn)方法》就是只有 A 型硬度計(jì)。邵氏硬度檢測出橡膠體的讀數(shù)又可分為A、D兩種，但是它們的單位都是“度”，D型邵氏硬度計(jì)適用于橡膠體高硬度檢測范圍，在我國到目前為止使用的D型邵氏硬度計(jì)較少，其中有兩個(gè)原因，一是A型邵氏硬度計(jì)最大指示值在90度，二是D型邵氏硬度計(jì)壓陣頂端容易磨損導(dǎo)致檢測誤差，其使用周期非常短，所以一般橡膠體和偏軟橡膠體檢測人員可以直接使用A型邵氏硬度計(jì)來進(jìn)行檢測。

2.3表觀硬度

在實(shí)際的檢測過程中表觀硬度還是很實(shí)用的，之所以可以使用表觀硬度來檢測，前提是橡膠成品的標(biāo)準(zhǔn)是要求合格的，所謂標(biāo)準(zhǔn)指的是橡膠成品及半成品不管是厚度還是硬度都需要達(dá)標(biāo)。在實(shí)際的檢測過程中，首先對橡膠成品及半成品的硬度進(jìn)行檢測，很多時(shí)候沒有辦法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的樣品，所了解的硬度是在樣品的形狀及方法檢測的，這種方法稱為表觀硬度，膠輥表觀硬度就是典型的一種。這種檢測方法可以說是在日常工作中摸索出來的，因?yàn)檫@種檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)的方法檢測結(jié)果是有區(qū)別的，之所以會(huì)有這種檢測方法，是體現(xiàn)之后使用標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法兩者之間的結(jié)果進(jìn)行比對。表觀硬度檢測要比其他檢測方法普遍，因?yàn)閷τ诔善芳鞍氤善繁碛^就可得出檢測的不合格，這樣可以省去大量時(shí)間及人力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測。在金屬硬度檢測中，成品及半成品所獲得的表觀硬度和標(biāo)準(zhǔn)硬度是可以互相換算的，而對于橡膠的檢測這種換算是不成立的，具體研究也不是很多。

三、橡膠的受力特性

橡膠的受力特性檢測與金屬硬度的檢測是不同的，金屬硬度檢測的是壓入深度和壓痕，檢測金屬材料的抗壓性和變形的能力，而橡膠受力檢測是檢測發(fā)生情況下所發(fā)生的關(guān)系，檢測橡膠材料的彈性形變。上述對橡膠硬度的檢測如果彈性體為理想的條件下，明顯地表現(xiàn)為橡膠硬度可以和楊氏模量建立對應(yīng)關(guān)系。事實(shí)上，除彈性形變之外，還有滯彈性和塑性形變對橡膠硬度測量也有影響。橡膠彈性是一個(gè)物體在受到外力的情況下改變自己的形狀，當(dāng)沒有外力的情況下自己還能回到原始的形態(tài)。每個(gè)橡膠體都會(huì)有自己的極限承受范圍，如果橡膠體到達(dá)能力極限或者超過極限，就會(huì)出現(xiàn)滯彈性現(xiàn)象。如果到達(dá)極限外力繼續(xù)增加，橡膠體的作用就會(huì)失去，所發(fā)生的形變不在出現(xiàn)，沒有受力的地方還是原來一樣，即塑性形變。

總結(jié)

綜上所述，橡膠的檢測方法較多，主要有國際硬度、邵氏硬度和表觀硬度檢測三種方法，在實(shí)際的硬度檢驗(yàn)中，根據(jù)橡膠的種類和特性不同選擇合適的檢測方法，有利于合理檢測橡膠的品質(zhì)，滿足不同用途的需求。

參考文獻(xiàn)

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