熱變形維卡軟化點測定儀

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、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。

    由于本系列產品采用了*微電子和計算機控制技術，使產品具有試驗過程自動化、程序化的優點。同時，還實現了參數輸入、數據處理、彩色曲線顯示，大容量的數據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。

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、數顯表分辨率： 0.001 mm

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

6、電源： 220V  50Hz  20A

7、試驗單元： 本系列根據試驗架的個數分為三單元型、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，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，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據、曲線均由計算機顯示及存儲，并可打印出數據和曲線報告單。

四、儀器的安裝和調試

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整到水平狀態。

2、將電源線、控制線、數顯表的數據線、溫度傳感器的數據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常規電源開關：平時試驗完成結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油溫時）報警

           進入實驗真正開始時前報警。

          試驗結束后報警。  

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，出廠時廠家已經設定完成，用戶不用調整。

④ 排煙開關：用來打開/關閉排煙風扇（向上是打開）。

⑤ 油溫均勻調速電機控制器：如試驗時油溫不均勻可以調整旋鈕加大攪動量。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：廠家出廠調試時已經連接完畢，用戶不需要改動，只是調試售后服務需要。溫度傳感器口：將控制線的一端連接在溫度傳感器接頭，廠家調試人員已經安裝到位。

5、       圖3為主機側面的示意圖，其中：

圖3 主機側面示意圖

⑴旋轉屏幕手柄：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 試驗架側面示意圖

6、       圖4為主機側面的示意圖，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試時已經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、       計算機系統默認win10 64位系統，原裝品牌系統，不要輕易更改

9、       軟件在E:執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內有系統文件，請不要刪除

11、       若重新安裝，執行光盤中的內容復制到E盤即可。

12、       加油粘度200厘絲以內，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、參數設置

圖11

⑴ 試驗單位、送試單位、試驗人員、傳熱介質、環境溫度、環境濕度、材料規格、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，“側放”表示側放方式。

⑸ 根據試樣的放置方式，在試樣跨距項內填入對應的跨度值。

⑹ 試驗時，當油浴箱內的油溫穩定到起始溫度項內填寫的溫度值時，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，當油浴箱內的油溫達到終止溫度項內填寫的溫度值時，系統停止加熱。注：此值應該大于受試材料的熱變形溫度值。

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

⑼ 根據試驗架的個數，軟件會列出相應個數的試樣情況欄以供填寫試樣數據。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。

   根據試樣的放置方式，查找第7頁表格中的厚度值或寬度值對應的撓度值，填寫在變形量項內。

   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。

⑽ 在存儲路徑內可以設置本次試驗結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

熱變形試驗根據試樣放置方式的不同分為平放方式及側放方式兩種。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、側放方式

① 側放方式的試樣尺寸：

   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 側放方式的標準撓度：

   側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，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。

要將質量為mw的附加砝碼放在加荷桿上，以產生式①規定的所需總力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量，單位為千克（kg）

      mw ———— 附加砝碼的質量，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 在油浴箱內注入試驗用油，檢查電源線、數據線、進出水管等，確保都已經連接好，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為側放方式。

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

圖13和圖14僅為參考圖片

③確保每個數顯表都關閉了特殊功能狀態并且示值單位為mm，依次按每個數顯表上的“0.000”鍵將示值清零（注：數顯表自動供電，沒有電池，開機狀態左上角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“參數輸入”切換到“數據顯示界面.

圖15”，軟件提示每個試驗架需加載的砝碼質量。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調整自動加載裝置圖16；首先把“定位螺母”下調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。

調整完畢一次之后基本以后同樣樣品不用調整。

圖16

⑥“開始”按鈕，儀器自動把樣品放入油浴環境內，當設置“起始溫度”接近或者大于油箱內部溫度時，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“自動加載”“負荷清零”“恒溫時間”結束，出現提示對話框“是否繼續試驗”，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:執行文件熱變形數據文件夾內以試驗起始年月日時分秒為文件名。

⑨查看試驗數據“雙擊回顯”工具欄圖18

圖18

⑩雙擊“打印預覽”圖19

圖19

本報告是原始數據不可以更改

⑾另存為word格式，將在E:執行文件word試驗報告中生成

圖20

圖20

            本報告是word數據可以更改

如果不需要生成word報告，可以隨時要需要再次“打開文件夾”調用數據，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、環境溫度、環境濕度、材料規格、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的標準號。

⑷ 根據選用的試驗方法對負荷值在砝碼重量中選擇對應項。

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

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

⑺ 試驗時，當油浴箱內的油溫達到終止溫度項內填寫的溫度值時，系統停止加熱。

   注：此值應該大于受試材料的維卡軟化溫度值。

⑻ 試驗時，系統按照升溫速率項內選擇的速率給油浴箱升溫，

有5℃/6min與12℃/6min可選。

⑼ 在試驗保存路徑內可以設置本次試驗結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，“√”為選擇，不“√”選為不選擇這個試驗架。

⒀雙擊“數據顯示”左下側顯示實際應該添加砝碼數量。

⒁按著砝碼實際要求調整加載機構高矮。具體操作和熱變形試驗一致。

⒂試驗結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，只是其中內容存儲地址不同，維卡存在E:執行程序維卡數據文件夾內

圖23

本報告是原始數據不可以更改

圖24

本報告是word數據可以更改

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試人員調整好請不要私自調整

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過升不停現象或者下降異響，請關閉電源開關檢查限位。

⑾溫度校正系數出廠時已經檢定過，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

③提示溫度修正系數異常：

⑴查看E:WSM文件夾是否存在

⑵是否刪除wsm文件夾內文件

⑶重新校正或者找到出廠光盤

 附頁：

常規單片機實驗步驟：

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

熱變形參數界面

維卡界面

具體細節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、試驗結束后，儀器自動停止，點擊“試驗報告”根據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：