中航時代-TVST-300H-4-熱變形維卡軟化點測定儀

技

術

方

案

書

一、概述

    本系列熱變形維卡軟化點測定儀根據(jù)國家標準GB1633-2000、GB1634-2019設計制造，符合ISO75-1993，ISO306-1994國際標準的要求,適用于化工企業(yè)、科研院所及大專院校等部門對塑料、橡膠、尼龍等高分子材料進行負荷變形熱變形溫度和維卡軟化溫度的測定。

    由于本系列產(chǎn)品采用了*微電子和計算機控制技術，使產(chǎn)品具有試驗過程自動化、程序化的優(yōu)點。同時，還實現(xiàn)了參數(shù)輸入、數(shù)據(jù)處理、彩色曲線顯示，大容量的數(shù)據(jù)存儲和繪圖以及打印試驗報告單等功能。

熱變形維卡軟化點測試儀產(chǎn)品采用了本公司的計算機程控勻速升降溫技術，該技術成功地為浙江大學制造了PTC試驗用程控勻速升降溫系統(tǒng)。

二、主要技術指標

1、溫度控制范圍： 室溫～300℃（23-27℃）

2、溫度測量精度： ±0.5℃

3、勻速升溫速率： Ａ速度：5±0.5℃／6 min  50±5℃／60 min

Ｂ速度：12±1.0℃／6 min 120±10℃／60 min

4、變形測量范圍： 0～3.00 mm  

4、數(shù)顯表分辨率： 0.001 mm

5、加熱介質(zhì)： 甲基硅油（200厘斯以下,閃點300以上）變壓器油、乙二醇、液態(tài)石蠟等

6、電源： 220V  50Hz  20A

7、試驗單元： 本系列根據(jù)試驗架的個數(shù)分為三單元型、四單元型、六單元型

8、最大加熱功率： 六單元型≤6000W；四單元型≤4500W；三單元型≤4000W

三、儀器基本組成和工作原理

1、本系列儀器組成的各部分：

⑴為主機框架單元：主框架、油浴箱、加熱和均熱攪拌裝置、水冷裝置、電機絲杠升降機構、樣品放置機構。

⑵電氣控制和測量單元：外置油溫度傳感器、外置數(shù)顯位移千分表裝置、電氣控制開關原件、位置檢測傳感器、溫控模塊、位移控制電路、中心控制電路，外置控制開關組成。

⑶計算機測量部分win10 64位正版系統(tǒng)，office正版，維卡和熱變形試驗綠色版本測控軟件。

⑷附件：工具和砝碼

2、將按照標準制備的熱變形或維卡試樣固定在試驗架上，然后浸入油浴箱內(nèi)，在壓頭上方裝有砝碼托盤及變形傳感器。當變形傳感器檢測的變形量達到預設值時，由溫度傳感器檢測油浴箱內(nèi)此時的溫度值，即為這種材料的熱變形溫度或維卡軟化點溫度。該試驗過程中的相關數(shù)據(jù)、曲線均由計算機顯示及存儲，并可打印出數(shù)據(jù)和曲線報告單。

四、儀器的安裝和調(diào)試

1、將主機安放在水平堅實的地面上，將附帶的四個地腳輪落在結(jié)實的水泥地面，然后用水平儀以主機的臺面為基準，通過四個地腳增加墊腳方式將主機調(diào)整到水平狀態(tài)。

2、將電源線、控制線、數(shù)顯表的數(shù)據(jù)線、溫度傳感器的數(shù)據(jù)線等接在主機前后對應的插座上。

3、機械主機正面圖示圖1

圖1主機背面的示意圖

⑴常規(guī)電源開關：平時試驗完成結(jié)束必須關閉這個開關。

⑵報警指示：進入恒溫時間（設置溫度大于等于油箱內(nèi)油溫時）報警

           進入實驗真正開始時前報警。

          試驗結(jié)束后報警。  

⑶控制硬件電路的觸摸屏，物理按鍵集成到觸摸屏上。

⑷大砝碼托盤，100g以上的大砝碼加載處

⑸小砝碼托盤，單獨小砝碼建議加載此處

⑹位移測量裝置千分表

⑺電氣控制箱蓋板，打開箱蓋電氣控制元件和電路全部在里面，建議客戶在非咨詢售后服務允許情況下，

4、       圖2為主機背面的示意圖，其中：

圖2 主機背面示意圖

① 電源線接口：將電源線的電纜插頭接在這里，另一端接入220V交流電源。

② 總電源開關：試驗時，打開此開關，長期不用應關閉此開關。

③ 最高溫度控制器：本裝置是溫度控制上限裝置，當達到300℃時，會自動切斷所有加熱裝置。是一個獨立保護裝置，出廠時廠家已經(jīng)設定完成，用戶不用調(diào)整。

④ 排煙開關：用來打開/關閉排煙風扇（向上是打開）。

⑤ 油溫均勻調(diào)速電機控制器：如試驗時油溫不均勻可以調(diào)整旋鈕加大攪動量。出廠設置完一般用戶不需要更改。

⑥入水口及出水口：需要使用水冷方式時，可將水源接至入水口，將出水口接至排廢水處，入水口和出水口均有相應的標簽。

注意：接入水源時，如果是封閉的水源如循環(huán)水或者自來水，請在出水口安裝排氣閥，因為儀器升溫加熱時會把內(nèi)部冷卻水排出。

⑦ 出油排放管：從油浴箱中出的油在這里排出。

   ⑧ 溢出油口，請把接油裝置放在此處，硅油高溫會有膨脹，有可能溢出，每次試驗結(jié)束冷卻之后，把接油裝置收集到的油倒回油箱。

⑨本圖未標注部分：變形傳感器接線：廠家出廠調(diào)試時已經(jīng)連接完畢，用戶不需要改動，只是調(diào)試售后服務需要。溫度傳感器口：將控制線的一端連接在溫度傳感器接頭，廠家調(diào)試人員已經(jīng)安裝到位。

5、       圖3為主機側(cè)面的示意圖，其中：

圖3 主機側(cè)面示意圖

⑴旋轉(zhuǎn)屏幕手柄：順時針擰緊，逆時針松開

⑵通訊端口：計算機和主機通訊時候連接線。

⑶強制上升和下降：這兩個按鍵升降試驗架機構時候任何限位不起作用，只是特殊應用或者前端按鍵失靈的補充按鈕，請不要輕易按動。

⑷推拉扣手：儀器4個扣手只適合在地上推拉時候使用，不適合長時間把儀器提起受重。

圖4 試驗架側(cè)面示意圖

6、       圖4為主機側(cè)面的示意圖，其中：

⑴本試驗檢測兩種樣品測試：維卡軟化點測頭，負荷彎曲熱變形測頭

⑵熱變形跨距支點兩種跨距：支點中心64mm 和100mm，使用100mm時要拆卸平移支點

⑶導向裝置和傳導變形裝置在每次安裝樣品時候建議定期檢查

⑷溫度傳感器出廠時或者調(diào)試時已經(jīng)固定在相應的位置上輕易別動

⑸標準溫度計校準插入校準孔，本儀器出廠已經(jīng)校正，平時用堵帽蓋住，防止加熱油煙冒出

五、硬件安裝連接和軟件安裝

1、       彩色顯示觸摸屏接頭連接對插

2、       通訊線：連接計算機電腦主機后面有兩個9芯插頭，一個為孔，一個為針，另外一端連接到主機上。

3、       安裝變形傳感器（千分表）和溫度傳感器

4、       插頭220V 16A，建議有條件單位直接接到20A以上空開

5、       地線連接機器外殼

6、       第一次裝油時候請檢查放油開關，確認閥門關閉。

7、       請把接油裝置放在溢出油出口處口

8、       計算機系統(tǒng)默認win10 64位系統(tǒng)，原裝品牌系統(tǒng)，不要輕易更改

9、       軟件在E:執(zhí)行程序文件夾中包含一些列文件

ZNSRBX-300.EXE熱變形試驗、ZNSWK-300維卡軟化點試驗

10、       E:盤符下有文件夾WSM內(nèi)有系統(tǒng)文件，請不要刪除

11、       若重新安裝，執(zhí)行光盤中的內(nèi)容復制到E盤即可。

12、       加油粘度200厘絲以內(nèi)，閃點300℃以上甲基硅油，添加量

大約35kg左右或者淹沒樣品5cm以上，本機設置有溢出油出口，在油箱壁后側(cè)可以觀察距離溢出油出口1cm以上。

六、       試驗流程

1、       打開圖五面板電源開關

圖5  操作面板

①電源開關和報警指示，恒溫時候和實驗結(jié)束都會報警。

2、       彩色顯示屏幕進入界面圖6

圖6 觸摸屏界面

3、       圖7其中幫助界面和時間校準界面用戶不需要使用：幫助界面是給用戶記錄銷售和地址。時間設置是出廠時調(diào)試人員校對時間，用戶不用操作更改。

圖7

進入計算機控制界面顯示圖8

圖8 試驗主界面

一號 二號 三號 四號 五號 六號 變形和溫度顯示

攪拌、加熱、加載、卸載、上升、下降取代物理機械按鍵，不用計算機控制的情況下

處于圖6界面情況下，計算機是不通訊的

4、       計算機軟件界面

4.1、桌面有登錄軟件鼠標雙擊打開顯示登錄界面圖9

圖9

其中ZNSRBX-300是熱變形試驗；ZNSWK-300是維卡試驗，

4.2、選擇進入其中一個試驗界面圖10

圖10

①：打開文件②：保存文件③：保存word④：曲線回顯

⑤：打印預覽⑥：端口設置⑦：溫度校正⑧：退出程序

4.3、參數(shù)設置

圖11

⑴ 試驗單位、送試單位、試驗人員、傳熱介質(zhì)、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、材料規(guī)格、材料名稱、材料廠家、材料批號、試樣制備各項均反映在試驗報告單的相關項上，請根據(jù)需要填寫。

⑵ 試驗日期項由軟件讀取計算機的當前日期時間自動填寫。

⑶ 在相關標準項中選擇本次試驗依據(jù)的標準號。

⑷ 在放置方法中選擇試樣的放置方式，“平放”表示平放方式，“側(cè)放”表示側(cè)放方式。

⑸ 根據(jù)試樣的放置方式，在試樣跨距項內(nèi)填入對應的跨度值。

⑹ 試驗時，當油浴箱內(nèi)的油溫穩(wěn)定到起始溫度項內(nèi)填寫的溫度值時，才能進行下一步試驗。

   注：GB/T 1634.1-2004/ISO75-2004的第8.2條款提及，每次試驗開始時，起始溫度應低于27℃，除非以前的試驗已經(jīng)表明，對受試的具體材料，在較高溫度下開始試驗不會引起誤差。

⑺ 試驗時，當油浴箱內(nèi)的油溫達到終止溫度項內(nèi)填寫的溫度值時，系統(tǒng)停止加熱。注：此值應該大于受試材料的熱變形溫度值。

⑻ 試驗時，系統(tǒng)按照升溫速率項內(nèi)選擇的速率給油浴箱升溫，有5℃/6min與12℃/6min可選。

⑼ 根據(jù)試驗架的個數(shù)，軟件會列出相應個數(shù)的試樣情況欄以供填寫試樣數(shù)據(jù)。用游標卡尺量取試樣的厚度值和寬度值，應精確到0.1mm，填寫在試樣厚度和試樣寬度項內(nèi)。

   根據(jù)試樣的放置方式，查找第7頁表格中的厚度值或?qū)挾戎祵膿隙戎担顚懺?/span>變形量項內(nèi)。

   查找第9頁的表格，將選用方法對應的彎曲應力值填寫在彎曲正應力項內(nèi)。

⑽ 在存儲路徑內(nèi)可以設置本次試驗結(jié)果的保存位置及文件名。點擊路徑選擇按鈕彈出圖12所示的對話框來設定保存路徑和文件名。如果不填寫，點擊確定時彈出提示，文件保存在默認路徑下并以當前日期時間作為文件名稱。 

 ⑾“√”選項為默認全選，去除“√”為不選，只能保存一次

圖12

4.4.1 試樣的要求

本方法通常稱作HDT（熱變形試驗）。GB/T1634.1-2004/ISO75-2004標準中第6條款對熱變形試驗所用試樣的要求如下：

⑴ 形狀和尺寸：

試樣應該是橫截面為矩形的樣條，其長度l、寬度b、厚度h應滿足l＞b＞h。

根據(jù)試樣放置方法的不同，對試樣具體尺寸的要求也不同，在放置方法的介紹中會說明。

⑵ 試樣的要求：

   試樣不應有因厚度不對稱所造成的翹曲現(xiàn)象。

   試樣應無扭曲，其相鄰表面互相垂直。所有表面和棱邊均應無劃痕、麻點、凹痕和飛邊等。

   應確保試樣所有切削面都盡可能平滑，并確保任何不可避免的機加工痕跡都順著長軸方向。

4.4.2試樣的放置方式

熱變形試驗根據(jù)試樣放置方式的不同分為平放方式及側(cè)放方式兩種。下面分別對這兩種放置方式進行介紹。 GB/T1634.1-2004/ISO75-2004標準的第1.6條款提及GB/T1634的第2部分允許使用兩種試樣放置方式。

1、平放方式

① 平放方式的試樣尺寸：

   長度l：（80±2.0）mm        寬度b：（10±0.2）mm        厚度h：（4±0.2）mm

② 平放方式的試樣跨度：

   跨度（支座與試樣兩條接觸線之間的距離）應滿足（64±1）mm

③ 平放方式的標準撓度：

   平放試驗時對應于不同試樣高度（試樣厚度h）的標準撓度如下表所示。

2、側(cè)放方式

① 側(cè)放方式的試樣尺寸：

   長度l：（120±10）mm        寬度b：（9.8～15）mm        厚度h：（3.0～4.2）mm

② 側(cè)放方式的試樣跨度：

   跨度（支座與試樣兩條接觸線之間的距離）應滿足（100±1）mm

③ 側(cè)放方式的標準撓度：

   側(cè)放試驗時對應于不同試樣高度（試樣寬度b）的標準撓度如下表所示。

4.4.3 施加力的計算

注：施加力計算部分僅為介紹，本系列試驗機在試驗過程中，需加載負荷砝碼的大小由軟件計算出并提示，無需用戶手工進行計算。

    在GB/T 1634所采用的三點加荷法中，施加到試樣上的力F以N為單位，作為彎曲應力σｆ的函數(shù)，由 式① 或 式② 計算：

  如果試樣采用平放方式：

2σｆ·ｂ·ｈ2

F ＝ ————————    ………………………… 式 ①

             3 L

  如果試樣采用側(cè)放方式：

2σｆ· h · b2

F ＝ ————————    ………………………… 式 ②

             3 L

式中：

      F ———— 負荷，單位為牛頓（N）

     σｆ———— 試樣表面承受的彎曲應力，單位為兆帕（Mpa），σｆ的大小見下頁表格

      b ———— 試樣寬度，單位為毫米（mm）

      h ———— 試樣厚度，單位為毫米（mm）

      L ———— 試樣與支座接觸線之間的距離（跨度），單位為毫米（mm）

測量b和h時，應精確到0.1mm；測量L時，應精確到0.5mm。

施加試驗力F時，應考慮加荷桿質(zhì)量mt的影響，需把它作為試驗力的一部分。如果使用彈簧施荷儀器，還應彈簧施加力Fs的大小和對總力F的方向，即是正還是負。

要將質(zhì)量為mw的附加砝碼放在加荷桿上，以產(chǎn)生式①規(guī)定的所需總力F，則：

     F ＝ 9.81（mw＋mr）＋Fs          ………………… 式 ③

 F- Fs  

mw ＝ ——— - mr  ………………………… 式 ④

             9.81

 式中：

      mr ———— 施加試驗力的加荷桿質(zhì)量，單位為千克（kg）

      mw ———— 附加砝碼的質(zhì)量，單位為千克（kg）

      F ———— 施加到試樣上的總力，單位為牛頓（N）

      Fs ———— 所用儀器施荷彈簧產(chǎn)生的力，單位是牛頓（N）

實際施加力應為計算力F±2.5％

GB/T 1634.2－2004/ISO 75-1:2004的第A.4條款規(guī)定，施加的彎曲應力σｆ應為下列中的一種：

4.5 試驗步驟

① 在油浴箱內(nèi)注入試驗用油，檢查電源線、數(shù)據(jù)線、進出水管等，確保都已經(jīng)連接好，打開主機的電源開關并預熱30分鐘。

②將試驗架抬升，然后抬起熱變形壓頭，將試樣居中放置在跨度定位桿上，用夾具夾住試樣，圖13為平放方式、圖14為側(cè)放方式。

注意：側(cè)放方式放置試樣時，需要將64mm的兩根跨度定位桿取下，使用外側(cè)的兩根100mm定位桿。

圖13和圖14僅為參考圖片

③確保每個數(shù)顯表都關閉了特殊功能狀態(tài)并且示值單位為mm，依次按每個數(shù)顯表上的“0.000”鍵將示值清零（注：數(shù)顯表自動供電，沒有電池，開機狀態(tài)左上角mm，右上角ABS），然后打開加熱開關和均熱開關。

 ④點擊試驗軟件主界面上“參數(shù)輸入”切換到“數(shù)據(jù)顯示界面.

圖15”，軟件提示每個試驗架需加載的砝碼質(zhì)量。圓盤砝碼請依照圖15所示的方式放置在砝碼托盤上，小砝碼對稱放置在圓盤砝碼上即可。

   圖15

⑤調(diào)整自動加載裝置圖16；首先把“定位螺母”下調(diào)到距離砝碼一定高度，兩端螺母高度一致鎖緊。再把“鎖緊螺母”松開滑動下壓，加載后千分表達到變形量5mm左右即可，或者你需要的數(shù)值。可能千分表每個顯示值不一樣，是安裝高矮問題，只要千分表指針垂直顯示

即可。

調(diào)整完畢一次之后基本以后同樣樣品不用調(diào)整。

圖16

⑥“開始”按鈕，儀器自動把樣品放入油浴環(huán)境內(nèi)，當設置“起始溫度”接近或者大于油箱內(nèi)部溫度時，軟件會對話框提示正在進行恒溫操作，報警裝置鳳鳴，恒溫時間300S，其中過程中會出現(xiàn)“自動加載”“負荷清零”“恒溫時間”結(jié)束，出現(xiàn)提示對話框“是否繼續(xù)試驗”，報警裝置鳳鳴，請確定試驗之前，觀察千分表（變形傳感器是否清零）和溫度傳感器是否正常，全部溫度傳感器應該顯示數(shù)字比較接近。

⑦“試驗運行”，請不要操作鼠標鍵盤等電腦設備，因為本實驗比較緩慢，周期很長，樣品不能重復操作。

⑧“實驗結(jié)束后”彈出對話框圖17

圖17

在沒有選擇保存路徑前提下，默認在E:執(zhí)行文件熱變形數(shù)據(jù)文件夾內(nèi)以試驗起始年月日時分秒為文件名。

⑨查看試驗數(shù)據(jù)“雙擊回顯”工具欄圖18

圖18

⑩雙擊“打印預覽”圖19

圖19

本報告是原始數(shù)據(jù)不可以更改

⑾另存為word格式，將在E:執(zhí)行文件word試驗報告中生成

圖20

圖20

            本報告是word數(shù)據(jù)可以更改

如果不需要生成word報告，可以隨時要需要再次“打開文件夾”調(diào)用數(shù)據(jù)，再回顯生成報告即可。

4.6選擇維卡試驗“ZNSWK-300”

界面如下圖20

圖20

⑴ 試驗單位、送試單位、試驗人員、傳熱介質(zhì)、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、材料規(guī)格、材料名稱、材料廠家、材料批號、試樣制備各項均反映在試驗報告單的相關項上，請根據(jù)需要填寫。

⑵ 試驗日期項由軟件讀取計算機的當前日期時間自動填寫。

⑶ 在相關標準項中選擇本次試驗依據(jù)的標準號。

⑷ 根據(jù)選用的試驗方法對負荷值在砝碼重量中選擇對應項。

⑸ 在變形量項內(nèi)填入壓頭壓入試樣內(nèi)的深度值，GB/T 1633-2000標準第3條款規(guī)定為1mm。

⑹ 試驗時，當油浴箱內(nèi)的油溫穩(wěn)定到起始溫度項內(nèi)填寫的溫度值時，才能進行下一步試驗。

⑺ 試驗時，當油浴箱內(nèi)的油溫達到終止溫度項內(nèi)填寫的溫度值時，系統(tǒng)停止加熱。

   注：此值應該大于受試材料的維卡軟化溫度值。

⑻ 試驗時，系統(tǒng)按照升溫速率項內(nèi)選擇的速率給油浴箱升溫，

有5℃/6min與12℃/6min可選。

⑼ 在試驗保存路徑內(nèi)可以設置本次試驗結(jié)果的保存位置及文件名，如果不填寫，將保存在默認路徑下并以當前日期時間作為文件名稱。

⑩更換維卡測頭和樣品圖21

⑾樣品按著標準要求面積1平方厘米，厚度≧3mm以上方形樣品。

⑿選擇架數(shù)，“√”為選擇，不“√”選為不選擇這個試驗架。

⒀雙擊“數(shù)據(jù)顯示”左下側(cè)顯示實際應該添加砝碼數(shù)量。

⒁按著砝碼實際要求調(diào)整加載機構高矮。具體操作和熱變形試驗一致。

⒂試驗結(jié)果操作和熱變形操作一致圖22

圖22

⒃報告格式圖23和word報告圖24格式基本一致，只是其中內(nèi)容存儲地址不同，維卡存在E:執(zhí)行程序維卡數(shù)據(jù)文件夾內(nèi)

圖23

本報告是原始數(shù)據(jù)不可以更改

圖24

本報告是word數(shù)據(jù)可以更改

七、特別注意事項：

①電源提供220V 20A良好接地線

②機械溫度保護裝置出廠或者調(diào)試人員調(diào)整好請不要私自調(diào)整

③倒油入箱時一定先檢查放油閥門是否鎖緊，接油裝置一定要放在溢出油口處

④變形傳感器和溫度傳感器一定接頭接觸鎖緊

⑤電腦和主機連線接插小螺絲一定鎖緊

⑥高溫實驗結(jié)束后，不要摸升起的樣品和架體，防止燙傷。

⑦建議水冷卻時在100℃以內(nèi)開啟，100℃以上采用自然降溫為佳；降溫到100℃再啟動水冷卻。

⑧再次開始試驗前請檢查水冷裝置是否停止，排氣閥是否打開（排氣閥由客戶自行加裝，是用自來水或者循環(huán)水冷卻時）

⑨試驗前觀察變形傳感器和溫度傳感器在彩色屏幕顯示是否正常

⑩儀器升降時請注意觀察是否出現(xiàn)過升不停現(xiàn)象或者下降異響，請關閉電源開關檢查限位。

⑾溫度校正系數(shù)出廠時已經(jīng)檢定過，沒有標準溫度計量器具禁止修改

八、故障排除：

①計算機沒有溫度值和變形數(shù)值：

⑴彩色屏幕剛開機圖6沒有切換到圖8

⑵圖8也不顯示溫度值和變形值：檢查溫度連線和變形表連線，如果所有的線連接正常，還是沒有顯示，請聯(lián)系廠家。

⑶圖8顯示溫度值和變形值：檢查計算機和主機連線是否掉落錯誤

②儀器溫度不升溫：

⑴正常檢查主機和計算機連線和加熱開關是否打開（屏幕上加熱開關）

⑵重啟軟件再次設置較大起始溫度（大于目前油溫5℃）觀察即可

③屏幕上升下降按鍵不能控制：檢查屏幕和主機連線

④不能自動清零：檢查千分表狀態(tài)

③提示溫度修正系數(shù)異常：

⑴查看E:WSM文件夾是否存在

⑵是否刪除wsm文件夾內(nèi)文件

⑶重新校正或者找到出廠光盤

 附頁：

常規(guī)單片機實驗步驟：

1、打開電源進入如下界面

2、       選擇熱變形試驗和維卡試驗：選擇熱變形或者維卡試驗如下：

2.1、參數(shù)設置界面如下：按著界面條件輸入相應數(shù)據(jù)，每次選擇或者輸入一個數(shù)值都要選擇保存，并且選擇數(shù)據(jù)只是當次試驗有效。

熱變形參數(shù)界面

維卡界面

具體細節(jié)可以參考計算機試驗步驟

2.2、返回試驗主界面

2.3、分別控制“攪拌”“加熱”“上升”“下降”“加載”“卸載”達到相對應目的按“開始”試驗。試驗開始后“升溫速率”和“試驗時間”開始顯示變化。

2.4、試驗結(jié)束后，儀器自動停止，點擊“試驗報告”根據(jù)本儀器是否選裝打印機情況選擇記錄或者打印。

熱變形試驗報告：

維卡試驗報告：