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    技術文章
    汽車塑料耐刮擦測試原理和影響
    2021-03-11
    上海鼎徵儀器儀表設備有限公司代理銷售汽車塑料耐刮擦測試設備
    隨著中國經濟飛速發展,汽車越來越普及,汽車檢測也隨之系統化、正規化。而耐刮擦測試是汽車內外飾塑料零件質量控制的一項重要指標,本文主要介紹了耐刮擦測試原理,刮擦效果的分類及其性能與影響。上海鼎徵儀器儀表設備有限公司
     
    一.引言
     
      汽車裝飾件要根據其所起的作用、所處的應用環境及其制造成型所需的條件等因素,結合塑料原材料本身的特性選擇相應的合適的原材料。高分子材料在汽車領域的應用十分廣泛,但是高分子材料制作的零件容易出現較為嚴重的刮擦破壞現象,這使刮擦問題成為了主要研究的對象,針對高分子材料的刮擦破壞實驗進行分析,評價了材料和結構組成在刮擦中所受到的影響。
     
    二、塑料耐刮擦測試原理
     
      塑料耐刮擦試驗基本原理是刮擦頭以一定壓力作用于試樣表面,刮擦頭和試驗樣品以一定的速度做相對運動,運動軌跡一般是直線或圓形,當材料不足以抵抗外界刮擦時發生塑性形變,材料表面被破壞。由刮擦測試基本原理可知,刮擦頭、負載(壓力)和樣品與刮擦頭相對運動狀態等因素從根本上決定了耐刮擦測試的方法。首先刮擦頭的材質、形狀和尺寸是決定刮擦測試方法關鍵的因素,不同的測試一般對應不同的刮擦頭。常見的刮擦頭為半球形或球形的鋼質材料,經過熱處后理滿足一定的硬度要求,直徑為1mm、0.75mm或0.5mm;其次,負載即刮擦頭加諸到材料表面的壓力也是一個非常關鍵的參數,它表征試驗的嚴酷等級,不同的耐刮擦測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;相較于刮擦頭和負載兩個條件,刮擦頭和材料相對運動的狀態,如速度和行程等是較為次要的參數。在早期的耐刮擦測試中多采用手動操作,不能保證測試速度的一致,但隨著儀器化的耐刮擦測試設備的不斷發展,測試速度基本可以保持恒定,測試的重復性和再現性得到提高。上海鼎徵儀器儀表設備有限公司
     
    三、材料和表面參數對刮擦性能的影響
     
      高分子材料刮擦性能實驗和需要使用限元數字模擬技術作為輔助,我們在試驗中發現了高分子材料的表面參數影響,所以根據材料表面參數的瓜棚性能來說影響如下:首先材料中的泊松對材料刮擦的影響忽略不計。高分子材料刮擦性能與材料的彈性模量沒有必然聯系,但是在溫度影響下彈性模量越大的物質受刮擦性影響越大。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越小,刮擦性能越好。高分子材料的表面紋理對摩擦系數影響*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對刮擦痕跡起到良好的隱藏作用,這對汽車的表面修復有很大的參考價值。在進行材料和表面參數分析中要加強對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,很多技術人員都會不約而同地想到材料的表面硬度。"夠硬才是王道"。其實不然,近20年來,通過大量的研究發現,徹底地解決這個問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點非常廣泛,耐刮擦性的影響因素也多種多樣。如刮擦破壞的機理,負載和刮頭形狀的影響,測試溫度,觀察角度,聚合物的粘彈性,應變硬化,樣品顏色,表面紋理,處理方式,光線散射,拉伸屈服應力,壓縮屈服應力等等。以ASA樹脂為例,使用漸增負載的ASTM D7027耐刮擦測試方法,樹脂在刮擦過程中先后一共經歷凹槽形變、周期性微裂紋、犁痕三個過程。開始發生凹槽形變時,法向負載產生的壓力超過了材料本身的壓縮屈服應力,導致材料表面產生塌陷,刮擦深度曲線與材料表面曲線就開始發生偏離。由于凹槽深度的增加造成反射到人的肉眼的光線發生了改變,從而在視覺上就會感知到刮痕的出現,該過程則通常位于凹槽形變和周期性裂紋這兩個階段之間。當施加的法向應力增加到一定程度時,刮頭后端,平行于刮擦方向的施加在材料表面的拉伸應力會以數量級的速度增加,從而導致裂紋的產生。對于韌性材料而言,通常會表現為魚鱗狀,而對脆性材料而言,則表現為微裂紋。負載增加的*后階段,由于刮頭前端的刺穿和滑移,垂直于刮擦方向產生巨大的拉伸應力會對前方堆積起來的材料產生切割作用,并伴隨著刮頭向樹脂內部的進一步滲透和材料的刮除。上海鼎徵儀器儀表設備有限公司
     
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