超高分子量聚乙烯管性能检测之硬度测定

    硬度是指材料抵抗其他较硬的物体压入其表面的能力。硬度值的大小是表示材料软硬程度的有条件性的定量反映，它本身不是一个单纯的确定的物理量，而是由材料的弹性、塑性、韧性等一系列力学性能组成的综合性指标。硬度值的大小不仅取决于该材料的本身，也取决于测量条件和测量方法。
    硬度试验的主要目的是测量超高分子量聚乙烯管的适用性，并通过对硬度的测量间接了解了超高分子量聚乙烯管的其他力学性能，例如磨耗性能、拉伸性能、固化程度等。因此，硬度检测在生产过程中对监控产品质量和完善工艺条件等方面有非常重要的作用。硬度试验因其具有测量迅速、经济、简便且不破坏试样的特点，是工程材料应用极为普遍的方法，也是检测塑料性能最容易的一种方法。
测定硬度的方法很多，可分为以下三类：
（1） 测定材料耐顶针（球形顶针）压入能力的硬度试验 例如布氏硬度、维氏硬度、努普硬度、巴克尔硬度、邵氏硬度和塑料球压痕硬度等。
（2） 测定材料对尖头或另一种材料的抗划痕性硬度试验 例如比尔鲍姆硬度和莫斯硬度等。
（3） 测定材料回弹性的硬度试验 例如洛氏硬度和邵氏反弹硬度等。
    通常，大多硬度试验都是由第一类和第三类方法组合起来的。

邵氏硬度
    邵氏硬度又称肖氏硬度，是表示塑料和橡胶材料硬度等级的一种方法。邵氏硬度分为邵氏压痕硬度和邵氏反弹硬度两种，前者被测样品放在硬度计台面的适当位置，压紧到规定时间后立即读取用数字0-100表示的压痕硬度读数。邵氏压痕硬度计的工作原理是将规定形状的超高分子量聚乙烯管试样固定在弹簧压力下，并在严格的规定时间内，把压针压入试样的深度转换为硬度值，表示该管材的硬度等级，直接从硬度计的指示表上读取。

洛氏硬度
    洛氏硬度试验方法是1919年由美国人洛克威尔提出的，塑料的洛氏硬度试验方法是在金属洛氏硬度试验方法的基础上发展而来，可用于软的弹性体材料到较刚硬的超高分子量聚乙烯材料的硬度值评价。洛氏硬度是指用规定的压头对试样先施加初试验力，接着再施加主试验力，然后卸除主试验力，只保留初试验力，用前后两次初试验力作用下压头压入试样的深度差经计算得出的值表示。试验时施加初试验力主要是为了确定压入深度的起点，消除压头、试样和工作台之间的间隙以及试样表面凹凸不平对硬度值的影响，以保证试验结果的可比性。试样应平稳放在工作台上，试验过程中不得有位移；试样的管材厚度应均匀，每个测点的中心距离以及距试样边缘的距离均不得小于10mm。由于超高分子量聚乙烯属于粘弹性材料，在试验载荷作用下，试样的压痕深度必定会随加荷时间的增加而增加，因而主试验力保持时间越长，其硬度值越低。此外，还可以看出：主试验力的保持时间对低硬度材料的影响较对高硬度材料的影响要明显的多。超高分子量聚乙烯管洛氏硬度试验方法操作简单、快捷、工作效率高；不破坏试样，可对成品和半成品进行检测；可使用不同的标尺、负荷和压头，因而适用于各种软硬程度不同的管材；测定过程始终保持固定的初试验力，可减少对管材试样表面轻微的不平整对测试结果的影响。正是由于可采用不同的标尺、不同负荷和不同直径的压头，因而测得的硬度值相互间均不可比，也不存在相互间的换算关系。