





2025-07-24 15:49:46
硅胶硬度检测是评估其物理性能的重要环节,主要采用邵氏硬度计(Shore A或Shore C)进行测量。以下是详细的检测方法、标准及注意事项:
原理基础根据材料抵抗压入变形的能力判定硬度值。对于硅胶这类弹性体,通常使用带有特定形状压头的硬度计施加负荷,通过压痕深度换算成对应的硬度数值。常用标尺:邵氏A(适用于软质材料,如橡胶、低硬度硅胶);邵氏C用于较硬材料(较少用于常规硅胶)。
核心设备手动邵氏硬度计:包含一个弹簧驱动的压针装置,当压足完全接触试样表面时自动加载额定力量(如邵氏A型为1kgf)。数显式硬度测试仪:配备电子传感器直接显示读数,减少人为误差。辅助工具包括厚度规(确保样品≥6mm)、平整钢板底座等。
参数 | 具体要求 |
---|---|
厚度 | ≥6mm(过薄会导致支撑不足影响结果);若实际产品较薄,应叠加多层至达标厚度 |
表面状态 | 光滑平整无毛刺;测试前用酒精擦拭去除油污、粉尘 |
环境条件 | 温度控制在23±2℃,相对湿度50±5%;避免阳光直射或气流干扰 |
预处理 | 样品需在标准环境中静置至少16小时以达到应力平衡 |
测试位置 | 避开边缘区域(距离边缘>10mm),选择均匀分布的5个不同点进行重复测试 |
关键细节:压针下降速度会影响数据稳定性——理想情况下应以匀速垂直压入,避免冲击造成的瞬时波动。
校准仪器
将硬度计放置在专用校准块上归零(例如已知硬度的标准片),确认指针或数字显示准确。
固定试样
把待测物平放在坚硬的水平面上(如玻璃板),下方可垫金属平板增强支撑。
施压读数
快速但平稳地将硬度计垂直压下,使压足完全贴合表面;保持压力直至硬度计内部结构稳定(通常1秒内完成)。
记录峰值读数后立即抬起设备,准备下一次测量。
多点测试
在同一样品的不同位置重复上述过程至少5次,取算术平均值作为最终结果。若极差超过±2HA单位,需检查样品均匀性。
以下变量可能导致测试偏差:
因素类别 | 具体影响机制 | 补偿措施建议 |
---|---|---|
温度波动 | 高温使材料软化→硬度↓;低温增加刚性→硬度↑ | 严格控制实验室温湿度;户外作业时携带便携式恒温箱 |
加载速率 | 快速冲击导致动态响应偏高 | 使用带缓冲结构的自动加载装置 |
样品压缩层 | 多孔隙结构内部空气滞留产生虚假硬度值 | 对多孔材料预压缩处理后再测试 |
操作手法差异 | 不同人员施加侧向力不一致 | 培训操作员统一规范动作;优先选用数显设备减少主观判断介入 |
时间效应 | 某些硅橡胶存在应力松弛现象,长时间受压后硬度下降 | 严格遵循“即刻读数”原则,避免延迟观测 |
→ 可能原因:混炼不均导致填料分散不良;硫化程度不一致。
→ 对策:优化生产工艺参数,加强在线监控。
→ 验证流程:重新制样→对比原料批次号→复核成型温度曲线→排查后处理工艺(如二次硫化)。
→ 技术手段:采用微米级压入仪绘制应力-应变曲线,定位异常拐点。
→ 特殊工装设计:定制环形辅助夹具保证局部刚度,或者采用非接触式光学硬度测试仪。
标准号 | 适用场景描述 |
---|---|
GB/T 531-1999 | 《硫化橡胶邵氏硬度的测定》规定了通用测试方法 |
ISO 7619-1:2018 | 国际标准中关于弹性体硬度测试的技术规范 |
ASTM D2240-15 | 美国材料试验协会制定的橡胶及泡沫塑料硬度测试标准 |
JIS K6250 | 日本工业标准中针对硅橡胶制品的特殊要求 |
医疗导管硬度控制
要求:邵氏A 30±3HA以确保插入顺畅且不损伤血管内膜。
实现手段:在线连续监测挤出机的口型压力反馈调节系统。
键盘按键手感优化
目标:差异化设计中心区域与边缘的硬度梯度(例:中心部45HA,边缘过渡到35HA)。
工艺难点:双色共成型时的界面融合质量控制。
抗震垫片动态性能匹配
方案:结合DMA动态力学分析确定工作频率下的储能模量对应硬度指标。
对于高精度需求场景,可考虑以下方法补充传统硬度测试:
纳米压痕法:利用原子力显微镜探头实现微区硬度分布成像(分辨率达亚微米级)。
超声波衰减法:通过声速变化间接推算材料杨氏模量,关联至硬度参数。
有限元仿真建模:基于超弹性本构方程预测复杂应力状态下的有效硬度值。
成功的硅胶硬度检测需要系统化的流程控制:从标准化的样品制备开始,严格执行环境条件管理,采用规范化的操作手法,并结合统计分析工具处理数据离散性问题。对于关键应用场景,建议建立硬度与其他性能指标(如拉伸强度、压缩永久变形)的相关数据库,实现多维度质量把控。