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汽車塑料耐刮擦測(cè)試原理和影響
2021-03-11 13:56:20 來(lái)源：上海鼎徵儀器儀表設(shè)備有限公司
一．引言
汽車裝飾件要根據(jù)其所起的作用、所處的應(yīng)用環(huán)境及其制造成型所需的條件等因素，結(jié)合塑料原材料本身的特性選擇相應(yīng)的合適的原材料。高分子材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，但是高分子材料制作的零件容易出現(xiàn)較為嚴(yán)重的刮擦破壞現(xiàn)象，這使刮擦問(wèn)題成為了主要研究的對(duì)象，針對(duì)高分子材料的刮擦破壞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)了材料和結(jié)構(gòu)組成在刮擦中所受到的影響。
二、塑料耐刮擦測(cè)試原理
塑料耐刮擦試驗(yàn)基本原理是刮擦頭以一定壓力作用于試樣表面，刮擦頭和試驗(yàn)樣品以一定的速度做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡一般是直線或圓形，當(dāng)材料不足以抵抗外界刮擦?xí)r發(fā)生塑性形變，材料表面被破壞。由刮擦測(cè)試基本原理可知，刮擦頭、負(fù)載（壓力）和樣品與刮擦頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等因素從根本上決定了耐刮擦測(cè)試的方法。首先刮擦頭的材質(zhì)、形狀和尺寸是決定刮擦測(cè)試方法關(guān)鍵的因素，不同的測(cè)試一般對(duì)應(yīng)不同的刮擦頭。常見(jiàn)的刮擦頭為半球形或球形的鋼質(zhì)材料，經(jīng)過(guò)熱處后理滿足一定的硬度要求，直徑為1mm、0.75mm或0.5mm；其次，負(fù)載即刮擦頭加諸到材料表面的壓力也是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，它表征試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)，不同的耐刮擦測(cè)試方法有不同的加載方式，如砝碼加載、杠桿加載和壓縮彈簧加載等；相較于刮擦頭和負(fù)載兩個(gè)條件，刮擦頭和材料相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，如速度和行程等是較為次要的參數(shù)。在早期的耐刮擦測(cè)試中多采用手動(dòng)操作，不能保證測(cè)試速度的一致，但隨著儀器化的耐刮擦測(cè)試設(shè)備的不斷發(fā)展，測(cè)試速度基本可以保持恒定，測(cè)試的重復(fù)性和再現(xiàn)性得到提高。上海鼎徵儀器儀表設(shè)備有限公司
三、材料和表面參數(shù)對(duì)刮擦性能的影響
高分子材料刮擦性能實(shí)驗(yàn)和需要使用限元數(shù)字模擬技術(shù)作為輔助，我們?cè)谠囼?yàn)中發(fā)現(xiàn)了高分子材料的表面參數(shù)影響，所以根據(jù)材料表面參數(shù)的瓜棚性能來(lái)說(shuō)影響如下：首先材料中的泊松對(duì)材料刮擦的影響忽略不計(jì)。高分子材料刮擦性能與材料的彈性模量沒(méi)有必然聯(lián)系，但是在溫度影響下彈性模量越大的物質(zhì)受刮擦性影響越大。提高材料的屈服度能夠降低塑性變形，使材料的耐刮擦性提高。高分子材料表面的摩擦系數(shù)越小，刮擦性能越好。高分子材料的表面紋理對(duì)摩擦系數(shù)影響*大，可以改變其形式提高材料的刮擦性。但是表面的紋理能夠?qū)尾梁圹E起到良好的隱藏作用，這對(duì)汽車的表面修復(fù)有很大的參考價(jià)值。在進(jìn)行材料和表面參數(shù)分析中要加強(qiáng)對(duì)刮擦性的材料組成有著十分重要的作用。上海鼎徵儀器儀表設(shè)備有限公司
四、耐刮擦性的影響因素
提到塑料的耐刮擦性，很多技術(shù)人員都會(huì)不約而同地想到材料的表面硬度。"夠硬才是王道"。其實(shí)不然，近20年來(lái)，通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，徹底地解決這個(gè)問(wèn)題仍是一種可望而不可及的奢想。
由于耐刮擦性涉及的知識(shí)點(diǎn)非常廣泛，耐刮擦性的影響因素也多種多樣。如刮擦破壞的機(jī)理，負(fù)載和刮頭形狀的影響，測(cè)試溫度，觀察角度，聚合物的粘彈性，應(yīng)變硬化，樣品顏色，表面紋理，處理方式，光線散射，拉伸屈服應(yīng)力，壓縮屈服應(yīng)力等等。以ASA樹脂為例，使用漸增負(fù)載的ASTM D7027耐刮擦測(cè)試方法，樹脂在刮擦過(guò)程中先后一共經(jīng)歷凹槽形變、周期性微裂紋、犁痕三個(gè)過(guò)程。開始發(fā)生凹槽形變時(shí)，法向負(fù)載產(chǎn)生的壓力超過(guò)了材料本身的壓縮屈服應(yīng)力，導(dǎo)致材料表面產(chǎn)生塌陷，刮擦深度曲線與材料表面曲線就開始發(fā)生偏離。由于凹槽深度的增加造成反射到人的肉眼的光線發(fā)生了改變，從而在視覺(jué)上就會(huì)感知到刮痕的出現(xiàn)，該過(guò)程則通常位于凹槽形變和周期性裂紋這兩個(gè)階段之間。當(dāng)施加的法向應(yīng)力增加到一定程度時(shí)，刮頭后端，平行于刮擦方向的施加在材料表面的拉伸應(yīng)力會(huì)以數(shù)量級(jí)的速度增加，從而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。對(duì)于韌性材料而言，通常會(huì)表現(xiàn)為魚鱗狀，而對(duì)脆性材料而言，則表現(xiàn)為微裂紋。負(fù)載增加的*后階段，由于刮頭前端的刺穿和滑移，垂直于刮擦方向產(chǎn)生巨大的拉伸應(yīng)力會(huì)對(duì)前方堆積起來(lái)的材料產(chǎn)生切割作用，并伴隨著刮頭向樹脂內(nèi)部的進(jìn)一步滲透和材料的刮除。上海鼎徵儀器儀表設(shè)備有限公司
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