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涂膜力学性能检测（一）

发表时间：2023-11-27

一、摆杆硬度

本方法适用于色漆、清漆及有关产品的单层涂层上进行摆杆阻尼试验，测定其阻尼时间的标准方法。测试原理为通过摆杆下面嵌入的两个钢球接触漆膜样板，在摆杆以一定周期摆动时，摆杆的固定质量对漆膜压迫而使涂膜产生抗力。根据摆的摇摆规定振幅所需的时间判定涂膜的硬度，摆动衰减时间长的涂膜硬度就高。摆杆阻尼试验有两种试验方法，根据仪器的不同，可分为双摆法和复摆法。

（一)双摆法

1．范围及说明

本方法采用双摆摆杆硬度计。漆膜的硬度是以一定重量的双摆置于被试涂膜上，在规定摆动角范围内摆幅衰减的阻尼时间与在玻璃板上于同样摆动角范围内摆幅衰减的阻尼时间的比值来表示。

2．仪器和材料

(1)双摆摆杆硬度计

仪器如下图所示，由双摆、仪器座、标尺、座底等组成，为避免气流和振动，仪器还配有一个保护外罩。

图为BGD 508 双摆摆杆硬度计

①双摆

其形状如下图，摆的总质量为（120±0.1）g。摆杆上端至下端的长度是（500±1）mm。摆杆横杆下的两个钢珠符合GB 308标准中8CⅢ的规格要求。在未涂漆玻璃板上摆杆摆动角从5°位移到2°的阻尼时间应为（440±6）s。如此值不在范围内，应同时调节竖杆上两个重锤的位置，使其符合规定。

②仪器座

用于支撑试板和摆杆。座上设有一个很重的垂直支撑杆，并与一具有工作平面的水平台相连接。当摆杆离开水平工作台时，有一框架支撑摆杆，座内并安有机械装置可使摆杆无振动地落在试板上。

③标尺

底座前装有一块能表示摆杆偏离静止中心角度的标尺，上面标有5°～2°，标尺零位与摆静止时的摆尖处于同一垂直位置。可将标尺制作在镜子上或在标尺后装上一面镜子，以消除视觉误差。亦可使用光电控制装置监视摆杆偏移角度，自动记录摆动次数。

④座底

设有可调垫脚螺丝，以支撑仪器和调整工作台的水平。

(2)秒表

分度值为0.1s

(3)试板

玻璃板，尺寸为90mm×120mm×（1.2～2.0）mm

3．测试方法

(1)将玻璃板放于仪器水平工作台上，用一个酒精水平仪置于玻璃板上，调节仪器底座的垫脚螺丝，使板呈水平。

(2)用乙醚湿润了的软绸布(或棉纸)擦净支撑钢珠，并将摆杆处于试板相同的环境条件［温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)%］下放置10min。

(3)将被测试板涂膜朝上放置在水平工作台上，然后使摆杆慢慢降落到试板上。摆杆的支点距涂膜边缘应不少于20mm。关上仪器保护罩上各面的玻璃门。

(4)核对标尺零点与静止位置时的摆尖是否处于同一垂直位置，如不一致，则应予以调节。

(5)在支轴没横向位移的情况下，将摆杆偏转，停在5.5°处。松开摆杆做自由摆动，当摆至5°时，开动秒表计时。记录摆幅由5°～2°的时间，以秒计。

(6)可在同一块试板的三个不同位置上进行测量，记录每次测量的结果及测量的平均值。

4．结果表示

涂膜硬度（X）按下式计算：

式中 X—被测漆膜硬度值；

t—摆杆在涂膜上从5°～2°的摆动时间，s；

t0—摆杆在玻璃板上从5°～2°的摆动时间，s。

涂膜硬度以同一块试板上两次测量值的平均值表示，两次测量值之差不应大于平均值的5%。

5．仪器校正

双摆从5°摆至2°的标准阻尼时间应为（440±6）s，即摆动次数为（178±8）次，为了满足要求，需对仪器进行校正。摆的运动周期可以用下式表示：

式中 T—阻尼时间，s；

L—支点到重锤的距离，m；
g—重力加速度，m/s²。

由公式可知：调整阻尼时间即调整摆动周期T，在g和2π为常数的情况下，阻尼时间随着距离L的变化而变化。当L增大，导致T增大，即为阻尼时间加大。

如果实际测得仪器阻尼时间小于标准阻尼时间的要求时，需增大阻尼时间，即增大摆动周期T，因此需将重锤下移一定的距离，使L增大。调整时，前、后摆杆上的重锤应同时调整，使之始终处于同一水平位置上。

6．参照标准

国家标准GB/T 1730《漆膜硬度测定法摆杆阻尼试验》。

（二)复摆法1．范围及说明

本方法采用科尼格（König/K摆）和珀萨兹（Persoz/P摆）两种摆杆式阻尼试验仪，由于其摆杆的复合结构，俗称复摆试验仪，复摆的优点是摆的刚性强，克服了双摆前后晃动的现象，提高了仪器的准确度。其工作原理为：接触涂层表面的摆杆以一定周期摆动时，如表面越软，则摆杆的摆幅衰减越快，反之，衰减越慢。通常科尼格摆的阻尼时间接近珀萨兹摆的一半。

2．仪器和材料(1)摆杆硬度计

由摆杆、仪器座、标尺、座底等组成。摆杆以钢珠与试板的接触点为基准，可分为上、下两个组成部分：下部分为主摆，上部分为副摆，两部分即组成复摆。为避免气流和振动，仪器还配有一个保护外罩。

①科尼格摆（K摆）

如下图所示左边摆杆，主要结构由一横杆与一开口框架相连，横杆下面嵌入两个用作支点的钢珠，框架的下端成一个指针式的尖端。摆的总质量为（200±0.2）g，摆杆横杆下两个钢珠的直径为（5±0.005）mm，硬度为 HRC63±3，珠距为（30±0.2）mm。可通过移动与横杆垂直连接杆上的滑动重锤来调节摆的固有摆动周期。在抛光平板玻璃板上，摆杆摆动角从6°位移到3°的阻尼时间应为（250±10）s，摆动周期为（1.4±0.02）s [即摆杆摆动100次的阻尼时间应为（140±2）s]。

②珀萨兹摆（P摆）

如下图所示右边摆杆，主要结构由一横杆与一开口框架相连，横杆下面嵌入两个用作支点的钢珠，框架的下端成一个指针式的尖端。摆的总质量为（500±0.1）g,摆杆横杆下两个钢珠的直径为（8±0.005）mm,硬度为 HRC59±1,珠距为（50±l）mm。摆静止时，其重心应在支轴下（60±0.1）mm处，指针顶端在支轴下（400±0.2）mm处。在抛光平板玻璃板上，摆杆摆动角从12°位移到4°的阻尼时间至少应为420s,摆动周期为（1±0.001）s [即摆杆摆动100次的阻尼时间应为（100±0.1）s]。

左边摆杆为科尼格（König）单摆

右边摆杆为珀萨兹（Persoz）单摆

③仪器座

用于支撑试板和摆杆。座上设有一个垂直支撑杆，并与一具有工作平面的水平台相连接，尺寸通常为95mm×110mm，厚度不小于10mm。当摆杆离开水平工作台时，有一框架支撑摆杆。座内并安有机械装置可使摆杆无振动地落在试板上。

④标尺

底座前装有一块能表示摆杆偏离静止中心角度的标尺，上面称有6°～3°（科尼格摆）或12°～4°（珀萨兹摆）。标尺可以水平移动，亦可以锁住不动，以使标尺零位与摆静止时的摆尖处于同一垂直位置。可将标尺制作在镜子上或在标尺后装上一面镜子，以消除视觉误差。亦可使用光电控制装置监视摆杆偏移角度，自动记录摆动次数。