關于橡膠硬度與其受力特性的研究

劉振華　苑英杰

摘? 要：隨著社會的不斷發展和經濟水平的提高，各行各業對橡膠的需求加大，尤其是汽車行業的繁榮發展，更是實現了對橡膠需求的激增。由于不同行業對橡膠的需求不同，刺激了橡膠的多元化發展，提升了橡膠制品的質量，在今后更是對橡膠行業的發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初步的認識。

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量等問題，所以被質量檢測監控所使用，這種方法是是橡膠成品的一個重要標準。

雖然橡膠硬度檢測的方法有很多，但全部歸根結底屬于一種檢測方法就是靜態壓入，其實這種檢測方法比較復雜，因為橡膠的自身因素及外部因素其他方式可能導致檢測不準，使用靜態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，然后按照標準的換算表獲取硬度值。橡膠國際硬度等級分為四個檢測等級：1. a方法N常規試驗;2. b方法H高硬度試驗;3.c方法 L 低硬度試驗;4.d方法 M 微型試驗，這四個檢測方法有著不一樣的區別，可以根據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法又稱袖珍國際硬度計法，它的使用及外觀都與A型的邵氏硬度計相同，但原理、技術、校準等方法是大大不同的，它們的區分在于計量單位的不同。雖然這種硬度計沒有定負荷橡膠國際硬度計檢測準確，但是使用方便簡潔，可適用于橡膠產品的原料及半成品檢測質量使用。

2.2邵氏硬度

邵氏硬度計也稱邵爾硬度計，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廣泛使用了。它的結構體積小、操作方便簡單、攜帶也很方便很適合用于現場的橡膠硬度檢測，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品質量的控制。邵氏硬度的檢測方法為用邵氏硬度計插入被檢測的橡膠材料上，硬度計上的指針通過彈簧與一個刺針連在一起，用刺針來測試橡膠體的表面，硬度計上所顯示的數值為橡膠體的硬度值。在我國目前使用檢測橡膠的硬度計大部分為A型邵氏硬度計。A 型邵氏硬度和橡膠的楊氏彈性模量有著一定的關系，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準，1960 年開始運用與工作當中，后來經過國家的認可又頒布為國家檢測橡膠體標準，GB/T531-1999 的上一個版本 GB/T531-1992《硫化橡膠邵爾 A 硬度試驗方法》就是只有 A 型硬度計。邵氏硬度檢測出橡膠體的讀數又可分為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型邵氏硬度計較少，其中有兩個原因，一是A型邵氏硬度計最大指示值在90度，二是D型邵氏硬度計壓陣頂端容易磨損導致檢測誤差，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型邵氏硬度計來進行檢測。

2.3表觀硬度

在實際的檢測過程中表觀硬度還是很實用的，之所以可以使用表觀硬度來檢測，前提是橡膠成品的標準是要求合格的，所謂標準指的是橡膠成品及半成品不管是厚度還是硬度都需要達標。在實際的檢測過程中，首先對橡膠成品及半成品的硬度進行檢測，很多時候沒有辦法滿足標準要求的樣品，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，因為這種檢測方法和標準的方法檢測結果是有區別的，之所以會有這種檢測方法，是體現之后使用標準的檢測方法兩者之間的結果進行比對。表觀硬度檢測要比其他檢測方法普遍，因為對于成品及半成品表觀就可得出檢測的不合格，這樣可以省去大量時間及人力進行標準檢測。在金屬硬度檢測中，成品及半成品所獲得的表觀硬度和標準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生情況下所發生的關系，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，明顯地表現為橡膠硬度可以和楊氏模量建立對應關系。事實上，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。橡膠彈性是一個物體在受到外力的情況下改變自己的形狀，當沒有外力的情況下自己還能回到原始的形態。每個橡膠體都會有自己的極限承受范圍，如果橡膠體到達能力極限或者超過極限，就會出現滯彈性現象。如果到達極限外力繼續增加，橡膠體的作用就會失去，所發生的形變不在出現，沒有受力的地方還是原來一樣，即塑性形變。

總結

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，在實際的硬度檢驗中，根據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，滿足不同用途的需求。

參考文獻

[1]? 陳明華，吳向壘.橡膠硬度的本質探討[J].中國計量，2012（07）：74～75.

[2]? 陳明華，何廣霖.D型邵氏硬度計檢定方法中[J].中國計量，2009，8：121-123.

[3]? 王衛忠.橡膠壓入硬度試驗方法（邵爾硬度）新國標的理解與應用[J].中國計量，2009，10：124-125.