中航时代-TVST-300H-4-热变形维卡软化点测定仪

技

术

方

案

书

一、概述

    本系列热变形维卡软化点测定仪根据国家标准GB1633-2000、GB1634-2019设计制造，符合ISO75-1993，ISO306-1994国际标准的要求,适用于化工企业、科研院所及大专院校等部门对塑料、橡胶、尼龙等高分子材料进行负荷变形热变形温度和维卡软化温度的测定。

    由于本系列产品采用了先进的微电子和计算机控制技术，使产品具有试验过程自动化、程序化的优点。同时，还实现了参数输入、数据处理、彩色曲线显示，大容量的数据存储和绘图以及打印试验报告单等功能。

热变形维卡软化点测试仪产品采用了本公司的计算机程控匀速升降温技术，该技术成功地为浙江大学制造了PTC试验用程控匀速升降温系统。

二、主要技术指标

1、温度控制范围： 室温～300℃（23-27℃）

2、温度测量精度： ±0.5℃

3、匀速升温速率： 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、变形测量范围： 0～3.00 mm  

4、数显表分辨率： 0.001 mm

5、加热介质： 甲基硅油（200厘斯以下,闪点300以上）变压器油、乙二醇、液态石蜡等

6、电源： 220V  50Hz  20A

7、试验单元： 本系列根据试验架的个数分为三单元型、四单元型、六单元型

8、最大加热功率： 六单元型≤6000W；四单元型≤4500W；三单元型≤4000W

三、仪器基本组成和工作原理

1、本系列仪器组成的各部分：

⑴为主机框架单元：主框架、油浴箱、加热和均热搅拌装置、水冷装置、电机丝杠升降机构、样品放置机构。

⑵电气控制和测量单元：外置油温度传感器、外置数显位移千分表装置、电气控制开关原件、位置检测传感器、温控模块、位移控制电路、中心控制电路，外置控制开关组成。

⑶计算机测量部分win10 64位正版系统，office正版，维卡和热变形试验绿色版本测控软件。

⑷附件：工具和砝码

2、将按照标准制备的热变形或维卡试样固定在试验架上，然后浸入油浴箱内，在压头上方装有砝码托盘及变形传感器。当变形传感器检测的变形量达到预设值时，由温度传感器检测油浴箱内此时的温度值，即为这种材料的热变形温度或维卡软化点温度。该试验过程中的相关数据、曲线均由计算机显示及存储，并可打印出数据和曲线报告单。

四、仪器的安装和调试

1、将主机安放在水平坚实的地面上，将附带的四个地脚轮落在结实的水泥地面，然后用水平仪以主机的台面为基准，通过四个地脚增加垫脚方式将主机调整到水平状态。

2、将电源线、控制线、数显表的数据线、温度传感器的数据线等接在主机前后对应的插座上。

3、机械主机正面图示图1

图1主机背面的示意图

⑴常规电源开关：平时试验完成结束必须关闭这个开关。

⑵报警指示：进入恒温时间（设置温度大于等于油箱内油温时）报警

           进入实验真正开始时前报警。

          试验结束后报警。  

⑶控制硬件电路的触摸屏，物理按键集成到触摸屏上。

⑷大砝码托盘，100g以上的大砝码加载处

⑸小砝码托盘，单独小砝码建议加载此处

⑹位移测量装置千分表

⑺电气控制箱盖板，打开箱盖电气控制元件和电路全部在里面，建议客户在非咨询售后服务允许情况下，

4、       图2为主机背面的示意图，其中：

图2 主机背面示意图

① 电源线接口：将电源线的电缆插头接在这里，另一端接入220V交流电源。

② 总电源开关：试验时，打开此开关，长期不用应关闭此开关。

③ 最高温度控制器：本装置是温度控制上限装置，当达到300℃时，会自动切断所有加热装置。是一个独立保护装置，出厂时厂家已经设定完成，用户不用调整。

④ 排烟开关：用来打开/关闭排烟风扇（向上是打开）。

⑤ 油温均匀调速电机控制器：如试验时油温不均匀可以调整旋钮加大搅动量。出厂设置完一般用户不需要更改。

⑥入水口及出水口：需要使用水冷方式时，可将水源接至入水口，将出水口接至排废水处，入水口和出水口均有相应的标签。

注意：接入水源时，如果是封闭的水源如循环水或者自来水，请在出水口安装排气阀，因为仪器升温加热时会把内部冷却水排出。

⑦ 出油排放管：从油浴箱中出的油在这里排出。

   ⑧ 溢出油口，请把接油装置放在此处，硅油高温会有膨胀，有可能溢出，每次试验结束冷却之后，把接油装置收集到的油倒回油箱。

⑨本图未标注部分：变形传感器接线：厂家出厂调试时已经连接完毕，用户不需要改动，只是调试售后服务需要。温度传感器口：将控制线的一端连接在温度传感器接头，厂家调试人员已经安装到位。

5、       图3为主机侧面的示意图，其中：

图3 主机侧面示意图

⑴旋转屏幕手柄：顺时针拧紧，逆时针松开

⑵通讯端口：计算机和主机通讯时候连接线。

⑶强制上升和下降：这两个按键升降试验架机构时候任何限位不起作用，只是特殊应用或者前端按键失灵的补充按钮，请不要轻易按动。

⑷推拉扣手：仪器4个扣手只适合在地上推拉时候使用，不适合长时间把仪器提起受重。

图4 试验架侧面示意图

6、       图4为主机侧面的示意图，其中：

⑴本试验检测两种样品测试：维卡软化点测头，负荷弯曲热变形测头

⑵热变形跨距支点两种跨距：支点中心64mm 和100mm，使用100mm时要拆卸平移支点

⑶导向装置和传导变形装置在每次安装样品时候建议定期检查

⑷温度传感器出厂时或者调试时已经固定在相应的位置上轻易别动

⑸标准温度计校准插入校准孔，本仪器出厂已经校正，平时用堵帽盖住，防止加热油烟冒出

五、硬件安装连接和软件安装

1、       彩色显示触摸屏接头连接对插

2、       通讯线：连接计算机电脑主机后面有两个9芯插头，一个为孔，一个为针，另外一端连接到主机上。

3、       安装变形传感器（千分表）和温度传感器

4、       插头220V 16A，建议有条件单位直接接到20A以上空开

5、       地线连接机器外壳

6、       第一次装油时候请检查放油开关，确认阀门关闭。

7、       请把接油装置放在溢出油出口处口

8、       计算机系统默认win10 64位系统，原装品牌系统，不要轻易更改

9、       软件在E:\\执行程序文件夹中\\包含一些列文件

ZNSRBX-300.EXE热变形试验、ZNSWK-300维卡软化点试验

10、       E:\\盘符下有文件夹WSM内有系统文件，请不要删除

11、       若重新安装，执行光盘中的内容复制到E盘即可。

12、       加油粘度200厘丝以内，闪点300℃以上甲基硅油，添加量

大约35kg左右或者淹没样品5cm以上，本机设置有溢出油出口，在油箱壁后侧可以观察距离溢出油出口1cm以上。

六、       试验流程

1、       打开图五面板电源开关

图5  操作面板

①电源开关和报警指示，恒温时候和实验结束都会报警。

2、       彩色显示屏幕进入界面图6

图6 触摸屏界面

3、       图7其中帮助界面和时间校准界面用户不需要使用：帮助界面是给用户记录销售和地址。时间设置是出厂时调试人员校对时间，用户不用操作更改。

图7

进入计算机控制界面显示图8

图8 试验主界面

一号 二号 三号 四号 五号 六号 变形和温度显示

搅拌、加热、加载、卸载、上升、下降取代物理机械按键，不用计算机控制的情况下

处于图6界面情况下，计算机是不通讯的

4、       计算机软件界面

4.1、桌面有登录软件鼠标双击打开显示登录界面图9

图9

其中ZNSRBX-300是热变形试验；ZNSWK-300是维卡试验，

4.2、选择进入其中一个试验界面图10

图10

①：打开文件②：保存文件③：保存word④：曲线回显

⑤：打印预览⑥：端口设置⑦：温度校正⑧：退出程序

4.3、参数设置

图11

⑴ 试验单位、送试单位、试验人员、传热介质、环境温度、环境湿度、材料规格、材料名称、材料厂家、材料批号、试样制备各项均反映在试验报告单的相关项上，请根据需要填写。

⑵ 试验日期项由软件读取计算机的当前日期时间自动填写。

⑶ 在相关标准项中选择本次试验依据的标准号。

⑷ 在放置方法中选择试样的放置方式，“平放”表示平放方式，“侧放”表示侧放方式。

⑸ 根据试样的放置方式，在试样跨距项内填入对应的跨度值。

⑹ 试验时，当油浴箱内的油温稳定到起始温度项内填写的温度值时，才能进行下一步试验。

   注：GB/T 1634.1-2004/ISO75-2004的第8.2条款提及，每次试验开始时，起始温度应低于27℃，除非以前的试验已经表明，对受试的具体材料，在较高温度下开始试验不会引起误差。

⑺ 试验时，当油浴箱内的油温达到终止温度项内填写的温度值时，系统停止加热。注：此值应该大于受试材料的热变形温度值。

⑻ 试验时，系统按照升温速率项内选择的速率给油浴箱升温，有5℃/6min与12℃/6min可选。

⑼ 根据试验架的个数，软件会列出相应个数的试样情况栏以供填写试样数据。用游标卡尺量取试样的厚度值和宽度值，应精确到0.1mm，填写在试样厚度和试样宽度项内。

   根据试样的放置方式，查找第7页表格中的厚度值或宽度值对应的挠度值，填写在变形量项内。

   查找第9页的表格，将选用方法对应的弯曲应力值填写在弯曲正应力项内。

⑽ 在存储路径内可以设置本次试验结果的保存位置及文件名。点击路径选择按钮弹出图12所示的对话框来设定保存路径和文件名。如果不填写，点击确定时弹出提示，文件保存在默认路径下并以当前日期时间作为文件名称。 

 ⑾“√”选项为默认全选，去除“√”为不选，只能保存一次

图12

4.4.1 试样的要求

本方法通常称作HDT（热变形试验）。GB/T1634.1-2004/ISO75-2004标准中第6条款对热变形试验所用试样的要求如下：

⑴ 形状和尺寸：

试样应该是横截面为矩形的样条，其长度l、宽度b、厚度h应满足l＞b＞h。

根据试样放置方法的不同，对试样具体尺寸的要求也不同，在放置方法的介绍中会说明。

⑵ 试样的要求：

   试样不应有因厚度不对称所造成的翘曲现象。

   试样应无扭曲，其相邻表面互相垂直。所有表面和棱边均应无划痕、麻点、凹痕和飞边等。

   应确保试样所有切削面都尽可能平滑，并确保任何不可避免的机加工痕迹都顺着长轴方向。

4.4.2试样的放置方式

热变形试验根据试样放置方式的不同分为平放方式及侧放方式两种。下面分别对这两种放置方式进行介绍。 GB/T1634.1-2004/ISO75-2004标准的第1.6条款提及GB/T1634的第2部分允许使用两种试样放置方式。

1、平放方式

① 平放方式的试样尺寸：

   长度l：（80±2.0）mm        宽度b：（10±0.2）mm        厚度h：（4±0.2）mm

② 平放方式的试样跨度：

   跨度（支座与试样两条接触线之间的距离）应满足（64±1）mm

③ 平放方式的标准挠度：

   平放试验时对应于不同试样高度（试样厚度h）的标准挠度如下表所示。

2、侧放方式

① 侧放方式的试样尺寸：

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

② 侧放方式的试样跨度：

   跨度（支座与试样两条接触线之间的距离）应满足（100±1）mm

③ 侧放方式的标准挠度：

   侧放试验时对应于不同试样高度（试样宽度b）的标准挠度如下表所示。

4.4.3 施加力的计算

注：施加力计算部分仅为介绍，本系列试验机在试验过程中，需加载负荷砝码的大小由软件计算出并提示，无需用户手工进行计算。

    在GB/T 1634所采用的三点加荷法中，施加到试样上的力F以N为单位，作为弯曲应力σｆ的函数，由 式① 或 式② 计算：

  如果试样采用平放方式：

2σｆ·ｂ·ｈ2

F ＝ ————————    ………………………… 式 ①

             3 L

  如果试样采用侧放方式：

2σｆ· h · b2

F ＝ ————————    ………………………… 式 ②

             3 L

式中：

      F ———— 负荷，单位为牛顿（N）

     σｆ———— 试样表面承受的弯曲应力，单位为兆帕（Mpa），σｆ的大小见下页表格

      b ———— 试样宽度，单位为毫米（mm）

      h ———— 试样厚度，单位为毫米（mm）

      L ———— 试样与支座接触线之间的距离（跨度），单位为毫米（mm）

测量b和h时，应精确到0.1mm；测量L时，应精确到0.5mm。

施加试验力F时，应考虑加荷杆质量mt的影响，需把它作为试验力的一部分。如果使用弹簧施荷仪器，还应弹簧施加力Fs的大小和对总力F的方向，即是正还是负。

要将质量为mw的附加砝码放在加荷杆上，以产生式①规定的所需总力F，则：

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

 F- Fs  

mw ＝ ——— - mr  ………………………… 式 ④

             9.81

 式中：

      mr ———— 施加试验力的加荷杆质量，单位为千克（kg）

      mw ———— 附加砝码的质量，单位为千克（kg）

      F ———— 施加到试样上的总力，单位为牛顿（N）

      Fs ———— 所用仪器施荷弹簧产生的力，单位是牛顿（N）

实际施加力应为计算力F±2.5％

GB/T 1634.2－2004/ISO 75-1:2004的第A.4条款规定，施加的弯曲应力σｆ应为下列中的一种：

4.5 试验步骤

① 在油浴箱内注入试验用油，检查电源线、数据线、进出水管等，确保都已经连接好，打开主机的电源开关并预热30分钟。

②将试验架抬升，然后抬起热变形压头，将试样居中放置在跨度定位杆上，用夹具夹住试样，图13为平放方式、图14为侧放方式。

注意：侧放方式放置试样时，需要将64mm的两根跨度定位杆取下，使用外侧的两根100mm定位杆。

图13和图14仅为参考图片

③确保每个数显表都关闭了特殊功能状态并且示值单位为mm，依次按每个数显表上的“0.000”键将示值清零（注：数显表自动供电，没有电池，开机状态左上角mm，右上角ABS），然后打开加热开关和均热开关。

 ④点击试验软件主界面上“参数输入”切换到“数据显示界面.

图15”，软件提示每个试验架需加载的砝码质量。圆盘砝码请依照图15所示的方式放置在砝码托盘上，小砝码对称放置在圆盘砝码上即可。

   图15

⑤调整自动加载装置图16；首先把“定位螺母”下调到距离砝码一定高度，两端螺母高度一致锁紧。再把“锁紧螺母”松开滑动下压，加载后千分表达到变形量5mm左右即可，或者你需要的数值。可能千分表每个显示值不一样，是安装高矮问题，只要千分表指针垂直显示

即可。

调整完毕一次之后基本以后同样样品不用调整。

图16

⑥“开始”按钮，仪器自动把样品放入油浴环境内，当设置“起始温度”接近或者大于油箱内部温度时，软件会对话框提示正在进行恒温操作，报警装置凤鸣，恒温时间300S，其中过程中会出现“自动加载”“负荷清零”“恒温时间”结束，出现提示对话框“是否继续试验”，报警装置凤鸣，请确定试验之前，观察千分表（变形传感器是否清零）和温度传感器是否正常，全部温度传感器应该显示数字比较接近。

⑦“试验运行”，请不要操作鼠标键盘等电脑设备，因为本实验比较缓慢，周期很长，样品不能重复操作。

⑧“实验结束后”弹出对话框图17

图17

在没有选择保存路径前提下，默认在E:\\执行文件\\热变形数据\\文件夹内以试验起始年月日时分秒为文件名。

⑨查看试验数据“双击回显”工具栏图18

图18

⑩双击“打印预览”图19

图19

本报告是原始数据不可以更改

⑾另存为word格式，将在E:\\执行文件\\word试验报告中生成

图20

图20

            本报告是word数据可以更改

如果不需要生成word报告，可以随时要需要再次“打开文件夹”调用数据，再回显生成报告即可。

4.6选择维卡试验“ZNSWK-300”

界面如下图20

图20

⑴ 试验单位、送试单位、试验人员、传热介质、环境温度、环境湿度、材料规格、材料名称、材料厂家、材料批号、试样制备各项均反映在试验报告单的相关项上，请根据需要填写。

⑵ 试验日期项由软件读取计算机的当前日期时间自动填写。

⑶ 在相关标准项中选择本次试验依据的标准号。

⑷ 根据选用的试验方法对负荷值在砝码重量中选择对应项。

⑸ 在变形量项内填入压头压入试样内的深度值，GB/T 1633-2000标准第3条款规定为1mm。

⑹ 试验时，当油浴箱内的油温稳定到起始温度项内填写的温度值时，才能进行下一步试验。

⑺ 试验时，当油浴箱内的油温达到终止温度项内填写的温度值时，系统停止加热。

   注：此值应该大于受试材料的维卡软化温度值。

⑻ 试验时，系统按照升温速率项内选择的速率给油浴箱升温，

有5℃/6min与12℃/6min可选。

⑼ 在试验保存路径内可以设置本次试验结果的保存位置及文件名，如果不填写，将保存在默认路径下并以当前日期时间作为文件名称。

⑩更换维卡测头和样品图21

⑾样品按着标准要求面积1平方厘米，厚度≧3mm以上方形样品。

⑿选择架数，“√”为选择，不“√”选为不选择这个试验架。

⒀双击“数据显示”左下侧显示实际应该添加砝码数量。

⒁按着砝码实际要求调整加载机构高矮。具体操作和热变形试验一致。

⒂试验结果操作和热变形操作一致图22

图22

⒃报告格式图23和word报告图24格式基本一致，只是其中内容存储地址不同，维卡存在E:\\执行程序\\维卡数据文件夹内

图23

本报告是原始数据不可以更改

图24

本报告是word数据可以更改

七、特别注意事项：

①电源提供220V 20A良好接地线

②机械温度保护装置出厂或者调试人员调整好请不要私自调整

③倒油入箱时一定先检查放油阀门是否锁紧，接油装置一定要放在溢出油口处

④变形传感器和温度传感器一定接头接触锁紧

⑤电脑和主机连线接插小螺丝一定锁紧

⑥高温实验结束后，不要摸升起的样品和架体，防止烫伤。

⑦建议水冷却时在100℃以内开启，100℃以上采用自然降温为佳；降温到100℃再启动水冷却。

⑧再次开始试验前请检查水冷装置是否停止，排气阀是否打开（排气阀由客户自行加装，是用自来水或者循环水冷却时）

⑨试验前观察变形传感器和温度传感器在彩色屏幕显示是否正常

⑩仪器升降时请注意观察是否出现过升不停现象或者下降异响，请关闭电源开关检查限位。

⑾温度校正系数出厂时已经检定过，没有标准温度计量器具禁止修改

八、故障排除：

①计算机没有温度值和变形数值：

⑴彩色屏幕刚开机图6没有切换到图8

⑵图8也不显示温度值和变形值：检查温度连线和变形表连线，如果所有的线连接正常，还是没有显示，请联系厂家。

⑶图8显示温度值和变形值：检查计算机和主机连线是否掉落错误

②仪器温度不升温：

⑴正常检查主机和计算机连线和加热开关是否打开（屏幕上加热开关）

⑵重启软件再次设置较大起始温度（大于目前油温5℃）观察即可

③屏幕上升下降按键不能控制：检查屏幕和主机连线

④不能自动清零：检查千分表状态

③提示温度修正系数异常：

⑴查看E:\\WSM文件夹是否存在

⑵是否删除wsm文件夹内文件

⑶重新校正或者找到出厂光盘

 附页：

常规单片机实验步骤：

1、打开电源进入如下界面

2、       选择热变形试验和维卡试验：选择热变形或者维卡试验如下：

2.1、参数设置界面如下：按着界面条件输入相应数据，每次选择或者输入一个数值都要选择保存，并且选择数据只是当次试验有效。

热变形参数界面

维卡界面

具体细节可以参考计算机试验步骤

2.2、返回试验主界面

2.3、分别控制“搅拌”“加热”“上升”“下降”“加载”“卸载”达到相对应目的按“开始”试验。试验开始后“升温速率”和“试验时间”开始显示变化。

2.4、试验结束后，仪器自动停止，点击“试验报告”根据本仪器是否选装打印机情况选择记录或者打印。

热变形试验报告：

维卡试验报告：