沃尔沃标准 VCS 1024,31159 硬度

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VCS 1024,31159 沃尔沃汽车公司 标准 版本 1 编制日期：2005-10 此英文版是最初版，如有争议，以英文为准。 试验方法 硬度 橡胶 引言 此 VCS 标准与以前发布的 STD 1024,3115,版本 3 是一致的。 关于此标准的技术内容，就方法 N(常规试验)和方法 M(微量试验)而言，此标准符合 ISO 48:1994。 目录 1. 范围和应用范围 2. 原则 3. 定义 国际橡胶硬度 IRHD 标准硬度(通过字母 S 表示) 外观硬度 4 仪器 4.1 方法 N 和 M 4.2 方法 CN 和 CM 5 式样 5.1 方法 N 和 M 5.2 方法 CN 和 CM 6 硫化和试验之间的时间间距 7 调节式样 7.1 在 23℃下执行试验 7.2 在更高或更低温度下执行试验 8 试验温度 9 程序 10 读数数目 11 结果的表达 12 精确度 12.1 一般的 12.2 计划细节 12.3 精确度结果 13 试验报告 14 压痕(刻痕)和硬度之间的实验关系 15 使用精确度结果的指导 15.1 一般 15.2 精确度 15.3 绝对 r 和百分比差异(r) 15.4 绝对 R 和百分比差异(R) 1 范围和应用范围

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此标准规定了硫化橡胶或热塑性橡胶平坦表面上的硬度的 2 种测量方法： 方法 N(常规试验) 方法 M(微量试验) 以及用于曲线表面外观硬度的 2 种测量方法 N 和 M 分别对应：方法 CN 和 CM. 此方法主要不同于压痕球直径和压痕力的大小，将被选用于适合其他特殊应用。 方法 N:硬度的常规试验，对于厚度≥4mm 的式样是合适的方法，并且优先用于硬度范围 在 30 IRHD~95 IRHD 的橡胶。 方法 M:硬度的微量试验本质上是常规试验方法 N 的一个比例缩小版本，允许更薄和更小 式样的试验。 此方法对于厚度<4mm 的式样是合适的， 并且优先用于硬度范围在 30 IRHD~95 IRHD 的橡胶。 由于橡胶里各种表面影响， 以及任何轻微表面粗糙度， 此微量试验的结果总是不会与常规试 验获得的结果相一致。 方法 CN 和 CM 是方法 N 和 M 的修订版，用于被测橡胶表面是曲面的情况。 两种情况存在，根据是否： a) 被测式样或产品足够大，硬度仪器可以停留在式样或产品上 b) 式样足够小，此仪器可以得到一个普通的支撑。 描述的程序不能提供所有可能的形状和式样的尺寸，但包含了一些最普通的类型，比如 O 型圈。测量橡胶涂层滚筒的外观硬度分别涉及 ISO 7267-1,橡胶涂层滚筒-外观硬度测量-第 一部分：IRHD 方法，ISO 7267-2,橡胶涂层滚筒-外观硬度测量-第二部分：绍尔类型硬度 方法和 ISO 7267-3,橡胶涂层滚筒-外观硬度测量-第三部分：Pusey 和 Jones 方法。 2 原则 此硬度试验主要在于测量在小的接触力和大的总力下将球压入橡胶里深度之间的差异。 此表 和曲线来源于§14 压痕和硬度之间的实验关系中给出的压痕深度和硬度之间的实验关系。 3 定义 用于此标

准目的，运用以下定义。 3.1 国际橡胶硬度 IRHD 所选的硬度标度， “0“表示材料硬度有 0 杨氏模量，以及”100“表示材料硬度有无穷的杨 氏模量，在大部分正常硬度范围满足以下条件： a) 一个国际橡胶硬度总是大约表示杨氏模量里的相同的成比例的偏差 b) 关于高弹性橡胶，IRHD 和绍尔 A 硬度计的标度应是可比较的。 3.2 标准硬度(用字母 S 表示) 通过使用方法 N 和 M 中描述的程序在标准厚度并且不低于指定的最小横向尺寸的式样上获 得的硬度。 外观硬度 通过使用方法 N 和 M 中描述的程序在非标准尺寸的式样上获得的硬度， 以及通过使用方法 CN 和 CM 获得的硬度值。 由于通常在整个零件上执行试验，整个零件上橡胶厚度将会变化，所以通过方法 CN 和 CM 获得的值总是被作为外观硬度， 并且在大多数情况中， 此横向尺寸不会提供压痕器和消除边 缘影响所需的边缘之间的最小距离。因此，所获得的读数一般不会与方法 N 和 M 里定义的 标准式样上获得的读数相一致 4 仪器 4.1 方法 N 和 M 此仪器的重要部分如下所示，合适的尺寸和力见表 1 所示。 4.1.1 垂直活塞

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垂直活塞， 有一个刚性的球或在更低端的球形表面， 用于支撑此活塞的方法以便在运用接触 力前，将球形尖端轻微地保持在环形脚的表面上。 4.1.2 对活塞施加接触力和其他压痕力的方式 对活塞施加接触力和其他压痕力的方式，考虑到活塞质量，包括附在活塞上的任何配件，以 及考虑到活塞上任何弹簧的力，使通过活塞球形端的实际传送的力如规定所示。 4.1.3 由压痕力引起的活塞压痕深度增加的测量方式 由压痕力引起的活塞压痕深度增加的测量方式， 以公制单位或直接以 IRHD 读出。采用的方 式是机力学的、可选的或电的。 4.1.4 平(面)环形脚 平(面)环形脚，与活塞的轴垂直，并且有中心孔便于活塞通道。式样上的环形脚，对环形 脚上施加 30kpa±5kpa 的压力，并且考虑环形脚上的总负荷不超过表 1 中给出的值。将此环 形脚牢牢地连接到压痕测量仪器上，使测量是由与环形脚对应的活塞。 4.1.5 轻轻振动仪器的方式 轻轻振动仪器的方式，例如，一个电操作电信号器，以克服任何轻微摩擦。 (在完全排除摩 擦的仪器上，可以省略此项) 4.1.6 式样室 当在除了 23℃的温度下执行试验时式样室。 此式样室应装有一个保持温度在理想值的 2℃以 内的装置。 环形脚和垂直活塞应穿过式样室的顶部， 并且穿过顶部的区域应由低导热率材质 构成。在式样位置上或附近的室内应装有一个灵敏元件，用于测量温度(见 ISO 3383). 在施加 145mN 的压痕力前，环形脚上的力应比此合计更大，因此等

于 380mN±30mN。 注解 1:不是表 1 中尺寸和力的所有可能的组合会满足 4.1.4 中的压力要求。 表 1—仪器的尺寸和力 试验 直径 球上的力 初始负载 方法 N(常规试验) 球 2 , 5mm ± 0,3N 0,02N 0,01mm, 脚 20mm±1mm, 孔 6mm±1mm 方法 M (微量试验) 球 0,395mm ± 0,005mm, 脚 3,35mm ± 0,15mm,孔 1mm ±0,15mm ± 穿透深度 5,4N ± 0,01N 总的 5,7N±0,03N 8,3N±1,5N 环形脚上的力

8,3mN ± 0,5 mN

145mN± 0,5 mN

153,3mN 1mN

±

235mN±30 mN

4.2 方法 CN 和 CM 使用的设备本质上应是§4.1 中描述的设备，但不同于以下方面。 4.2.1 半径>50mm 的圆柱体表面 此仪器底部在活塞下有一个孔，允许环形脚自由通过，然后在此底部上或下测量。 底部的下表面应以两圆筒互相平行的形式， 应定位圆筒的直径和他们距离， 并支撑曲线表面 上将被测试的仪器。 4.2.2 大半径双曲率的表面(>50mm) 使用的仪器(含可调节的脚)见§4.2.1 中的规定。 4.2.3 半径 4mm~50mm 的圆柱体表面或含双曲率的小式样 一旦表面太小而不能支撑此仪器时，应通过特殊的夹具或 V-blocks 支撑此式样或零件以便 压痕器垂直在试验表面上。也可以用蜡将小件固定到式样台上。

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注解 一般情况下，仅当橡胶厚度<4mm 时，可以采用用于方法 M 的仪器。 4.2.4 小 O 型圈和曲率半径<4mm 的零件 用合适的夹具或 blocks 握住这些零件或用蜡将其固定到仪器台上。 采用方法 M 的仪器测量。 如果最小半径<0,8mm 时，不进行试验。 5 式样 按照 ISO 4661-1 准备式样。 5.1 方法 N 和 M 5.1.1 一般的 式样的上下表面应平整、光滑并且互相平行。 在具备相同厚度的式样上进行试验。 5.1.2 厚度 5.1.2.1 方法 N 标准式样厚度为 8mm~10mm,由 1、2 或 3 层橡胶组成，其中最薄厚度应<2mm。所有表面 应平整并且平行。非标准的式样要么较厚或较薄，但厚度不<4mm。 5.1.2.2 方法 M 标准式样的厚度为 2mm±0,5mm。也可以使用更厚或更薄的式样，但厚度决不<1mm。一 旦是这些式样 ，一般情况下，读数都不会与标准式样上获得的读数达成一致。 5.1.3 侧面尺寸 5.1.3.1 方法 N 标准和非标准式样的侧面尺寸不应在从式样边缘距离<表 2 中展示的合适的距离执行试验。 表 2—从式样边缘接触点最小距离

5.1.3.2 方法 M 侧面尺寸应不在从边缘<2mm 的距离上执行试验。 当在微量试验仪器上测试厚度>4mm 的式样时，因为侧面尺寸或可用的平整区域不能允许 正常仪器上的试验，那么应在尽可能离边缘远的距离上执行试验。 5.2 方法 CN 和 CM 式样要么是一个完整的零件或从中剪取的一片。 在硬度试验期间， 应合适地支撑式样的底面。 如果执行试验的表面是布-标记的，那么试验前应擦亮此表面。擦亮

后，允许将式样在 23℃ 的条件下恢复至少 16 小时，并按照§7 进行调节。此段调节期间可能形成恢复期间的一部 分。

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6 硫化和试验之间的时间间距 除非因技术原因有其他规定，应符合以下要求。 对于所有正规的试验目的，硫化和试验之间的时间间距最小为 16 小时。如果公断，最小时 间间距为 27 小时。 对于非成品试验，硫化和试验之间的最大时间间距为 4 周，对于企图比较的评估，应尽可能 在相同的时间间距后执行试验。 对于成品试验，只要可能，硫化和试验之间的时间间距应不超过 3 个月。在其他情况中，应 在产品采购员接收日 2 个月内执行试验。 7 式样调节 7.1 在 23℃下执行试验 当在 23℃下执行试验时，在试验前，应立即将式样保持在试验条件下至少 3 小时。 7.2 在高或低温下执行试验 当在更高或更低的温度下执行试验时， 应将式样保持在试验条件下一段充足的时间以便达到 与试验环境相平衡的温度， 或保持在试验条件下涉及材料或被测产品的规格所要求的一段时 间，然后立即进行试验。 8 试验温度 正常情况下，在 23℃条件下执行试验。当用其他温度时，应从 VCS1027,22319 中优选温度 清单中进行选择。 9 程序 按照§7 的规定调节式样。用除尘粉轻轻地除去式样上下表面的灰尘。将式样放在水平刚性 表面。将脚与式样表面相接触。压活塞和压痕球 5 秒直至橡胶(层) ,球上所受的力是接触 力。 如果计量器是以国际橡胶硬度 IRHD 标上刻度， 那么此计量器应被调整至在 5 秒结束时读出 100;当获得国际橡胶硬度的硬度直接读数时，然后应用其他压痕力并保持 30 秒。 如果计量器是以公制单位标上刻度， 那么应注明由其他压痕力引起的活塞不同的压痕 D, 应 用 30 秒。用表 3~5 将此硬度转换为国际橡胶硬度。 在加载期间，除非此仪器完全无摩擦，应轻轻地振动此仪器。 10 读数的数量 应在式样上分布的最小 3 个不同点上进行测量，并取得结果的中间值。 11 结果表达 表达硬度至最近的整数作为国际橡胶硬度单个测量的中间值(通过°指出) : a) 字母 S 用于标准式样厚度或用于非标准式样上试验的厚度和最小侧面尺寸(单位 mm) b) 方法的代码字母，即 N 用于正规方法，M 用于微量试验； c) 用于弯曲表面上的试验，前缀字母 C。 12 精确度 12.1 一般的 按照 ISO/TR 9272 执行精确度计算提供可重复性和再生性值。§15 给出可重复性和再生性 值的使用指南。 12.2 计划细节 12.2.1 实验室间的测试项目 在 1985 到 1989 年之间由 Statens Provningsanstalt(Sweden)实施和组织 5 个实验室之间的 测试项目(ITPs) 。弯曲式样应在一个实验室内准备，并发给所

有参与人。这 5 个 ITPs 的细 节如下所示： 中等硬度橡胶，方法 N:4 橡胶混合物，公称硬度范围为 30IRHD~85IRHD,26 实验室。用方

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法 N, 相隔一个星期， 每两天对每个混合物测量 3 次硬度。 个值的中间值作为 3 “试验结果” , 供精确度分析。 中等硬度橡胶，方法 M: 4 橡胶混合物，公称硬度范围为 30IRHD~85IRHD,26 实验室，用方 法 M, 相隔一个星期， 每两天对每个混合物测量 3 次硬度。 个值的中间值作为 3 “试验结果” , 供精确度分析。 高等硬度橡胶，方法 N: 3 个橡胶混合物，公称硬度范围为 85IRHD~100IRHD,12 实验室， 用方法 N,相隔一个星期，每两天对每个混合物测量 5 次硬度。5 个值的中间值作为“试验 结果” ,供精确度分析。 12.2.2 精确度评价 精确度评价是类型 1,可重复性和再生性的时间是以天为基准。 12.3 精确度结果 关于中等硬度橡胶，用方法 N,精确度结果见表 4。表 5 是用于中等硬度橡胶，用方法 M。 表 6 是用于高等硬度橡胶，用方法 N。 表中使用的结果符号 r,(r),R 和(R)的定义如下所示： r= 绝对可重复性，计量单位 (r)=相对的可重复性，单位百分比 R=绝对再生性，计量单位 (R)=相对的再生性，单位百分比 13 试验报告 试验报告应包含以下信息： a) 一个参考标准以及使用的方法 b) 式样形状，层的数量，最薄层的尺寸，如果是弯曲的或不规则形状式样，式样描述，安 装方法以及施加试验力的方法。 c) 试验温度 d) 被测表面类型，即，模压的、擦亮的或其他形式的。 e) 硬度表达按§11 所示 f) 与指定程序的任何偏差 表 3 D 值与国际橡胶硬度 IRHD 之间的转换，用于方法 N D=不同压痕，2,5mm 压痕器

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表 4 D 值与国际橡胶硬度 IRHD 之间的转换，用于方法 N 材料 A B C D 平均值 实验室内 r (r) 实验室之间 R (R)

合 并 值 表 5 类型 1 精确度，中等硬度橡胶，方法 N 材料 平均值 实验室内 r (r) 实验室之间 R (R)

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A B C D

合 并 值 表 6 类型 1 精确度，中等硬度橡胶，方法 N 材料 A B C 平均值 实验室内 r (r) 实验室之间 R (R)

合 并 值 14 压痕与硬度之间的实验关系 不同压痕与硬度之间的关系用国际橡胶硬度表达，基于： a) 对于一种完美弹性各向同性材料，在压痕 D 用 mm 表达和 Young 系数 E 用兆帕表达之 间的已知的关系

其中， F:压痕力，单位 N r: 球半径，单位 mm b) 使用概率曲线，叙述 是按照以下定义的： 1) 此曲线中间点对应的 的值： (E 单位为兆帕) ,硬度单位国际橡胶硬度，如图 1,2 和 3 所示。此曲线

2 最大斜率：57 IRHD/单元，以

增加

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图 1-

和从 3 到 100 国际橡胶硬度之间的关系

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图 2-

和从 3 到 40 国际橡胶硬度之间的关系

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图3

和从 80

到 100 国际橡胶硬度之间的关系 和从 3 到 40 国际橡胶硬度之间的关系

15 指导使用精确度结果 15.1 一般的 使用精确度结果的一般程序如下所示，符号 指的是任意两个测量值之间的正偏

差。 15.2 精确度 15.3 绝对 r 和百分比差异(r) 对于这些 r 和(r)值，使用以下一般的可重复性说明来做决定。 对于绝对偏差：在 2 个试验平均值之间的偏差 作下在名义上一致的材料样品上发现。 ,在试验程序的正规和正确的操

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