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塑料容器測(cè)試     塑料容器根據(jù)原料和加工成型方法不同分類較多。塑料容器與木材、金屬和玻璃陶容器相比具有重量輕、柔軟性和彈性良好，耐化學(xué)藥品腐蝕性強(qiáng)，易成型和批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。      為了確保塑料容器的質(zhì)量，對(duì)塑料容器進(jìn)行測(cè)試是必要的。需要測(cè)試的項(xiàng)目很多，此講重點(diǎn)介紹塑料容器力學(xué)性能和強(qiáng)度測(cè)試，其主要測(cè)試項(xiàng)目如圖1。應(yīng)力－應(yīng)變?cè)囼?yàn)是所有力學(xué)試驗(yàn)中使用最廣泛的一種試驗(yàn)，具有一定的實(shí)用性。應(yīng)力－應(yīng)變曲線與試驗(yàn)類型有關(guān)，可通過(guò)拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)獲得。一、拉伸試驗(yàn)1基本原理拉伸試驗(yàn)是在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度與試驗(yàn)速度下，在試樣上設(shè)軸向施加拉伸載荷，測(cè)定應(yīng)力－應(yīng)變曲線，直至破壞，如圖2所示。圖3所示為以一定的變形速度測(cè)定的塑料包裝材料各種應(yīng)力－應(yīng)變曲線圖。圖a是脆性材料；圖b是硬且塑性的材料；圖c是粘彈性材料的典型曲線。2試驗(yàn)設(shè)備根據(jù)拉伸試驗(yàn)機(jī)負(fù)荷測(cè)定的方式不同，拉伸試驗(yàn)機(jī)可分為兩種：一種是用杠桿和擺錘組合的拉伸試驗(yàn)機(jī)；另一種是用轉(zhuǎn)換裝置將負(fù)荷大小轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦?hào)的自動(dòng)記錄測(cè)力系統(tǒng)做成的電子式拉伸試驗(yàn)機(jī)。無(wú)論哪一種類型的試驗(yàn)機(jī)，更換夾具后都可以進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離等各項(xiàng)常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)。如附加高低溫裝置，還可以進(jìn)行高低溫條件下的力學(xué)性能測(cè)試。①擺錘式拉伸試驗(yàn)機(jī)該機(jī)工作原理如圖4所示。試樣受力變形時(shí)，作用在上夾頭的力通過(guò)AB和CD兩級(jí)杠桿傳遞，帶動(dòng)擺錘繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而抬起。AB杠桿有兩個(gè)支點(diǎn)，試樣受拉力時(shí)以A點(diǎn)為支點(diǎn)，B點(diǎn)脫開；受壓力時(shí)便會(huì)自動(dòng)更換為B點(diǎn)為支點(diǎn)，而A點(diǎn)脫開。這樣無(wú)論拉伸和壓縮總使擺錘向一個(gè)方向擺動(dòng)。擺桿推動(dòng)水平齒桿使齒輪和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，指針旋轉(zhuǎn)的角度與試樣所受的力成正比?？潭缺P上的數(shù)字即是試樣受力的大小。加載方法可以采用機(jī)動(dòng)和手搖裝置；速度調(diào)節(jié)可以采用無(wú)級(jí)變速裝置。一般的試驗(yàn)機(jī)可以更換3～4種擺錘重量，測(cè)力度盤上也對(duì)應(yīng)有3～4種刻度，分別表示其測(cè)力范圍。②電子式拉力試驗(yàn)機(jī)一般電子式拉力試驗(yàn)機(jī)的工作原理（如圖5）所示。試樣變形所承受的力，通過(guò)力傳感器中的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電訊號(hào)，經(jīng)過(guò)X－Y記錄器的X軸。小變形測(cè)量用差動(dòng)變壓器測(cè)量，訊號(hào)經(jīng)放大后輸入X－Y記錄器的Y軸。這樣就可以在記錄器上自動(dòng)描繪出載荷－變形曲線；大變形測(cè)量是通過(guò)裝在大變形測(cè)量變速箱上的發(fā)送自整角機(jī)和裝在X－Y記錄器上的接收自整角機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。橫梁速度的控制和調(diào)整是由同步電機(jī)、速度給定自整角機(jī)、相敏放大、直流電機(jī)、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)組、測(cè)速發(fā)電機(jī)組成的隨動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成的。循環(huán)裝置是使用兩個(gè)行程開關(guān)，使橫梁在這兩個(gè)行程開關(guān)所限定的行程內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到變形循環(huán)。3.拉伸試驗(yàn)時(shí)常用測(cè)量變形的裝置①差動(dòng)變壓器測(cè)長(zhǎng)計(jì)它是一種接觸式的測(cè)量變形裝置。其原理如圖6所示。它由一個(gè)初級(jí)線圈W1和兩個(gè)完全對(duì)稱的次級(jí)線圈W2、W3及一個(gè)鐵芯所組成。當(dāng)在初級(jí)線圈上加上一個(gè)交流電壓U時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈中便分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E 1和E 2。E 1和E2的大小是隨鐵芯位置的改變而變化的。因此，將差動(dòng)變壓器測(cè)長(zhǎng)計(jì)外殼固定在試樣一標(biāo)線上，而與鐵芯有聯(lián)系的一端固定在試樣另一標(biāo)線上，當(dāng)試樣伸長(zhǎng)時(shí)，鐵芯就發(fā)生位移，根據(jù)E 1、E 2大小的變化，通過(guò)放大，在記錄器上可以直接讀出試樣變形的大小。也可以在X－Y記錄器上與載荷訊號(hào)組成載荷－變形曲線。差動(dòng)變壓器測(cè)長(zhǎng)計(jì)的測(cè)量范圍一般在0～20mm。②滑線電阻式測(cè)長(zhǎng)計(jì)它也是一種接觸式的測(cè)變形裝置。試驗(yàn)時(shí)將滑線電阻架上的兩個(gè)夾子夾在試樣的標(biāo)線上，試樣伸長(zhǎng)時(shí)，帶動(dòng)兩個(gè)夾子移動(dòng)，夾子的另一端有滾輪在滑線電阻上滾動(dòng)，這樣兩個(gè)夾子之間的電阻值也隨之改變，通過(guò)由滑線電阻組成的測(cè)量電橋，可測(cè)得試樣伸長(zhǎng)數(shù)值。其測(cè)量范圍一般在0～300mm。③鏡式引伸儀鏡式引伸儀是一種應(yīng)用光學(xué)原理測(cè)量小變形的儀器。它的構(gòu)造如圖7所示。用彈簧夾將支架4的固定刀刃1和菱形活動(dòng)刀刃2卡緊在試樣上，兩刀刃之間的距離l為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)試樣伸長(zhǎng)Δl時(shí)，活動(dòng)刀刃將繞其頂點(diǎn)o轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度θ，由圖8可得出Δl?！　ˇ=asinθ……　(1)式中：α為菱形刀刃對(duì)角線的長(zhǎng)度。除了上述3種測(cè)變形的裝置外，還有測(cè)量小變形的接觸式百分表引伸儀，杠桿式引伸儀等。還有測(cè)量大變形的無(wú)接觸式的光電追蹤伸長(zhǎng)計(jì)，它可以將測(cè)得的伸長(zhǎng)數(shù)值轉(zhuǎn)化為電訊號(hào)與載荷電訊號(hào)在記錄器上組成載荷－變形曲線。4影響拉伸強(qiáng)度的因素①試樣尺寸形狀的影響在拉伸試驗(yàn)中，對(duì)硬板材料的啞鈴形試樣來(lái)說(shuō)，選擇適當(dāng)?shù)脑嚇映叽?，?yīng)使其斷裂時(shí)，能斷裂在有效部分，否則將會(huì)給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)一些偏差。要使拉伸試樣斷裂在有效部分，主要是選擇適當(dāng)?shù)倪^(guò)渡圓弧半徑和有效寬度。若選擇試樣過(guò)渡圓弧較大，可使應(yīng)力集中減少， 這對(duì)試樣斷裂在有效長(zhǎng)度內(nèi)有很大好處。但是過(guò)渡圓弧半徑過(guò)大，會(huì)使過(guò)渡區(qū)域占的面積相應(yīng)增大，從這點(diǎn)上講，又增加了試樣斷在非有效部分的可能性。同時(shí)過(guò)渡圓弧選擇得不適當(dāng)，又會(huì)帶來(lái)一些試樣加工中的影響因素。表1統(tǒng)計(jì)了一些玻璃鋼材料斷裂位置的數(shù)據(jù)，斷裂位置如圖9所示。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，選用過(guò)渡圓弧半徑為75mm和100mm差別不大。在試驗(yàn)方法中規(guī)定的層壓板和其他板材的啞鈴形試樣的過(guò)渡圓弧半徑是75mm。對(duì)于板材啞鈴形試樣寬度的影響，從表2可清楚看出，選用寬度為10mm的試樣，其斷在有效部分的百分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于寬度為15mm的試樣。在試驗(yàn)方法中，規(guī)定的層壓板和其他板材試樣的寬度為10mm。對(duì)于薄膜材料來(lái)說(shuō)，有些方法中曾采用長(zhǎng)條形試樣，使用長(zhǎng)條形試樣斷在夾頭內(nèi)和有效部分外的機(jī)率很多，造成了處理試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的困難。而拉伸過(guò)程中，長(zhǎng)條形試樣沿拉伸方向出現(xiàn)一些平行的皺紋，而啞鈴形試樣則十分平展，斷在有效部分試樣的百分?jǐn)?shù)也較長(zhǎng)條形為高，所以在試驗(yàn)方法中規(guī)定薄膜拉伸試樣采用有效寬度為10mm，過(guò)渡圓弧半徑為14mm的啞鈴形式樣。②試驗(yàn)速度的影響試驗(yàn)速度對(duì)壓制、壓注、層壓板和其他板材的影響：在試驗(yàn)方法中規(guī)定了壓制、壓注、層壓板材和其他板材的試驗(yàn)速度為10±5mm/min。在這個(gè)試驗(yàn)速度范圍內(nèi)，對(duì)拉伸強(qiáng)度值的測(cè)定基本上沒影響，如圖10和圖11所示。(待續(xù))