以下是邵氏硬度计工作原理的详细说明,基于其核心测量机制和物理特性:
一、核心测量原理。
邵氏硬度计通过钢制压针在标准弹簧压力下垂直压入试样表面,根据压针嵌入试样后的伸出长度(L) 换算硬度值,具体流程如下:
压足贴合:压足平面与试样表面完全接触,确保压针垂直施力。
压针位移:压针在试验力作用下伸出压足平面,伸出长度 L 越大,材料硬度越低(即压入越深,材料越软)。
硬度计算:通过公式将 L 值转换为 0–100 的硬度刻度值:
HA/HD/HC=100−0.025L
其中:
HA(A型)、HD(D型)、HC(C型)对应不同硬度范围的材料。
常数 0.025mm 为每单位硬度值的压针位移量。
二、关键机械结构。
硬度计由以下组件协同工作:
压针:特定形状的钢制针体(圆锥或圆台形),直接接触试样并产生压痕。
压足:环形平面底座,确保试样表面均匀受力,与压针共同形成测量基准面。
弹簧系统:提供标准试验力(如A型约0.55kg、D型约约5kg),控制压针下压力度。
位移传感器:将压针的物理位移量 L 转换为电信号,经处理器计算后输出硬度值。
三、类型与适用场景。
A型:适用于中低硬度材料(0–90 HA),例如普通橡胶、软塑料、硅胶制品。
D型:适用于高硬度材料(>90 HD),例如硬橡胶、工程塑料、树脂板材。
C型:适用于极软或多孔材料,例如泡沫、海绵、鞋底微孔材料。
四、操作要点与精度保障。
试样要求:厚度≥6mm,表面平整,压针距边缘>12mm以避免边缘效应。
读数时机:压足贴合后 1秒内 读取瞬时值,避免材料蠕变影响结果。
校准必要性:需定期用标准砝码校验弹簧力值,确保压力符合标准(如A型1kg砝码检定)。
环境控制:温度/湿度变化可能影响橡胶弹性,需在标准环境(如23℃±2℃)下测试。
邵氏硬度计的本质是通过标准化弹簧压力下的压针位移深度量化材料抵抗变形的能力,其设计兼顾便携性与快速测量需求,广泛应用于橡胶、塑料等行业的质量控制。
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