Xác định độ cứng của nhựa và cao su theo ISO 2039, ASTM D785

Về các phương pháp xác định độ cứng cho nhựa và cao su sẽ tuân theo 3 tiêu chuẩn:

• Tiêu chuẩn ISO 48, thử độ cứng nhựa cao su lưu hóa và nhựa nhiệt dẻo độ cứng từ 10 -100 IRHD
• Tiêu chuẩn ISO 868, phương thức thử độ cứng Shore
• Tiêu chuẩn ISO 2039, thử độ cứng Rockwell với nhựa (HRL, HRR, HRM,, HRE, HRK) và độ cứng vết đâm bằng đầu thử nghiệm bi (HB)

I. Tiêu chuẩn ISO 2039-1, thử độ cứng vết lõm bằng đầu thử nghiệm bi

1. Khái niệm cơ bản

Phương pháp thử nghiệm độ cứng vết lõm bằng đầu thử nghiệm bi ra đời để xác định độ cứng của chất dẻo . Phương pháp này dựa trên phép đo độ thâm nhập của viên bi thép vào bề mặt của mẫu thử nghiệm dưới tác dụng của lực thử nghiệm. Lực thử này hoạt động trong một thời gian xác định sau khi tác dụng lực sơ bộ. Khó khăn chính của phương pháp này là độ sâu xuyên qua không phải là một hàm tuyến tính của tải trọng. Điều này được bù đắp bằng cách giới hạn độ sâu xuyên qua một giá trị nhỏ so với đường kính của hình cầu. Phạm vi độ sâu xuyên thấu đồng đều từ 0,15 mm đến 0,35 mm đạt được bằng cách sử dụng bốn mức lực thử nghiệm. Với mục đích này, các lực thử sau được xác định: 49 N, 132 N, 358 N và 961 N. Tại các điểm chuyển lực từ mức tải này sang mức tải khác, xảy ra hiện tượng gián đoạn và do đó các giá trị độ cứng khác nhau cho mỗi lực thử.

2. Đánh giá và tính toán các giá trị đặc trưng

Khi đánh giá thử nghiệm, lực thử nghiệm gần như không đổi tại mặt phân cách giữa hai mức lực đạt được bằng cách tính đến hàm lực sâu xuyên tuyến tính không hoàn toàn. Để xác định độ cứng , lực thử được chọn tạo ra độ sâu xuyên qua 30 s sau khi thử nghiệm nằm trong phạm vi đã đề cập từ 0,15 đến 0,35 mm

Các điều kiện sau áp dụng cho việc đánh giá:

Nếu xác định được độ sâu xuyên <0,15 mm sau khi kết thúc giai đoạn thử nghiệm, thì tải trọng thử nghiệm phải được tăng lên!

Nếu chiều sâu xuyên> 0,35 mm được xác định sau khi kết thúc thời gian thử nghiệm thì tải trọng thử nghiệm phải được giảm xuống!

Nếu độ sâu xuyên thấu trong khoảng 0,15-0,35 mm được xác định sau khi thời gian thử nghiệm trôi qua, giá trị độ cứng được xác định bằng tay hoặc bằng phần mềm!

Nếu điều kiện này được đáp ứng, độ cứng thường được tính theo công thức sau:

Trong đó F là lực thử nghiệm

d là đường kính đầu đâm

h là độ sâu vết đâm

Vì khung tải có thể uốn cong đồng thời , điều này có thể được mô tả bằng độ mềm dẻo nên giá trị độ cứng phải được hiệu chỉnh:

Trong đó:

HB là độ cứng đầu đâm bi đơn vị N/mm2

 Fr là lực thử nghiệm qui đổi đơn vị là N

 d là đường kính viên bi

 hr là độ sâu qui đổi của vết đâm đơn vị là mm

Với :

với

F_m : là tải , tính bằng Ns

h_r : là chiều sâu qui đổi của vết ấn  (= 0,25 mm);

h₁ : là độ sâu của vết ấn, dưới lực thử nghiệm; đơn vị mm

h₂ : là độ biến dạng của thiết bị kiểm tra dưới lực thử nghiệm đơn vị là mm

h ( = h₁ – h₂) là độ sâu vết lõm, sau khi hiệu chỉnh đối với biến dạng của khung máy đơn vị là mm

α : ( = 0,21) là một hằng số.

Giá trị hr và hệ số α được tham khảo trong H.H. Racké and Th. Fett in Materialprüfung, 10 (1968), No. 7, p. 226.

Đối với các giá trị của HB nhỏ hơn 250 N / mm2, làm tròn chính xác đến 1 N / mm2

Đối với các giá trị của HB lớn hơn 250 N / mm2, làm tròn chính xác đến 10 N / mm2

3. Giá trị đặc trưng cho các hợp chất đúc và nhựa nhiệt dẻo

Bảng dưới đây cho thấy một số giá trị của độ cứng vết đâm bằng đầu thử nghiệm bi đối với các hợp chất đúc và chất dẻo khác nhau :

II. Tiêu chuẩn 2039-2, thử nghiệm độ cứng Rockwell đối với nhựa (HRR, HRM, HRL,HRE)

1. Tổng Quan

Đối với nhựa , thử nghiệm độ cứng ROCKWELL đã phát triển các thang đo R, L, M, E và K, với các viên bi thép có đường kính khác nhau (thang đo R: 12,7 mm, thang đo L và M: 6,35 mm, thang đo E và K: 3,175 mm) có thể được dùng. Các quy trình được tiêu chuẩn hóa trong tiêu chuẩn DIN EN ISO 2039-2  và ASTM D 785 , theo đó quy trình HRK chỉ được bao gồm trong ASTM (xem độ cứng Alpha Rockwell ).

Đối với một quá trình thâm nhập có thể tái tạo, cần phải xác định các giới hạn nhất định cho thời gian tiếp xúc. Phép đo thực tế dựa trên tổng chiều sâu xuyên trừ biến dạng đàn hồi trở lại sau một thời gian xác định sau khi tải thử nghiệm đã được loại bỏ, trừ đi chiều sâu xuyên do tải trước gây ra.

Sau khi lực ban đầu tác dụng được 10 s thì tác dụng lực thử F ₁ và thả tải sau thời gian giữ là 15 s. Độ sâu xuyên thấu còn lại h khi lực tác dụng trước được đo và có thể xác định độ cứng Rockwell HR theo định nghĩa dưới đây.

h là độ sâu vể đâm

Thông tin về lực thử trước, lực thử nghiệm và kích thước đầu đâm cho từng thang đo độ cứng như bên dưới:

Độ chính xác cho lực thử trước và lực thử nghiệm là dưới 2%

III. Thiết bị đo độ cứng đáp ứng tiêu chuẩn ISO 2039

Thiết bị đo độ cứng Rockwell Qness 150 CS ECO – Xuất xứ: Áo

Với:

Dải lực từ 1-250kg.

Gia lực bằng hệ thống điện tử và Loadcell cho giá trị lực chính xác và siêu ổn định. Với sai số khoảng ±0.4%.

Trình tự kiểm tra hoàn toàn tự động với vòng điều khiển khép kín.

Sử dụng hệ thống đo chiều sâu HEIDENHAIN siêu chính xác, độ phân giải 0,05 µm

Đèn Led chiếu sáng khu vực kiểm tra cho phép định vị mẫu thuận tiện và nhanh chóng.

Xuất báo cáo qua USB.

Cần thêm thông tin chi tiết về thiết bị vui lòng liên hệ lại HUST Việt Nam