劃痕是用于描述固體對沿其表面行進(jìn)的第二個(gè)物體上的邊緣或突起穿透的阻力的術(shù)語,通常等同于試樣表面上的單一入射。相比之下,擦傷被定義為相對較細(xì)、較淺的表面劃痕分布在較大的區(qū)域,通常會導(dǎo)致材料或涂層表面的外觀受損。
在實(shí)驗(yàn)室劃痕測試期間,具有定義幾何形狀的觸針以已知力和已知速度在樣品表面上劃過。TABER耐劃傷測試可能使用反面材料,例如鋼絲絨,它會在更大的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生損壞。大多數(shù)耐刮擦和耐擦傷實(shí)驗(yàn)室評估的目標(biāo)包括確定材料在特定測試條件下的行為,建立相關(guān)材料的相對排名,和/或確定材料或表面涂層的失效極限。首要目標(biāo)是重現(xiàn)日常使用和處理、運(yùn)輸或組裝過程中可能發(fā)生的損壞。
在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中模擬劃痕損傷的任何嘗試都需要確定一組復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)的屬性。測試的目的是提供一組特定標(biāo)準(zhǔn)下的預(yù)測性能。然而,開發(fā)測試方法的任務(wù)既困難又多方面,這一事實(shí)在對產(chǎn)品在其生命周期中遇到的任何條件進(jìn)行評估時(shí)變得顯而易見。實(shí)際上,可能需要一系列測試來查明關(guān)鍵變量。
材料表面的劃痕損傷量可能會受到測試變量的影響,因此需要采用合適的方法來確保將這些影響降至最低。對許多人來說,應(yīng)該清楚的是,不同的劃痕可以產(chǎn)生與劃痕儀器的單獨(dú)組成和幾何形狀相關(guān)的不同的劃痕。例如,使用以下任何一種劃痕壓頭幾何形狀都可能導(dǎo)致不同的機(jī)械變形:錐形金剛石;立體角; 1mm球形球(硬化不銹鋼或鎢鋼);圓柱體與軸線成45° 剖切;金字塔形的;0.8 毫米直徑的螺旋線;回形針的半徑邊緣。
根據(jù)施加在探針上的負(fù)載或探針在樣品表面上拉動的速度,也可能會產(chǎn)生差異。材料特性,包括硬度、表面粗糙度、質(zhì)地、彈性模量、光澤度、紋理和涂層厚度,也可能影響劃痕損傷的強(qiáng)度。
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確定測試程序后,產(chǎn)生劃痕的過程相當(dāng)簡單。然而,評估和描述結(jié)果并不總是那么簡單。許多現(xiàn)代塑料具有粘彈性特性,這意味著塑料中的應(yīng)力可以在加載過程中放松。此外,塑料在施加的應(yīng)力撤消后可能會表現(xiàn)出彈性恢復(fù),這意味著凹槽深度、位移材料、劃痕寬度和損壞的嚴(yán)重程度可能會隨著時(shí)間而改變。影響劃痕視覺感知的其他問題包括應(yīng)變白化量;劃痕方向;樣品的顏色;允許觀察員查看樣品的時(shí)間;以及照明和觀看條件。
為了最大限度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室測試的效用,觀察結(jié)果和結(jié)論應(yīng)與產(chǎn)品的實(shí)際使用充分相關(guān)。較佳解決方案是在建議的使用條件下檢查產(chǎn)品的實(shí)際使用情況。然而,實(shí)際數(shù)據(jù)通常需要幾年時(shí)間才能獲得。此外,進(jìn)行現(xiàn)場測試的成本可能會受到限制,而識別影響的復(fù)雜性也會帶來困難。當(dāng)沒有其他數(shù)據(jù)存在時(shí),如何關(guān)聯(lián)結(jié)果?如何確定產(chǎn)品可能暴露的條件?
建議的起點(diǎn)是檢查現(xiàn)有知識。如果正在考慮一種新材料,則有必要評估有關(guān)可比較的現(xiàn)場應(yīng)用的所有可用信息。如果沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù),重要的是要承認(rèn)這是一個(gè)限制因素,并且應(yīng)該預(yù)料到有根據(jù)的猜測。盡管新材料或涂層選項(xiàng)的行為可能與之前的選擇不同,但數(shù)據(jù)與用于比較新材料發(fā)現(xiàn)的基線相結(jié)合將具有更大的價(jià)值。
了解不同物理性能測試的相互關(guān)系也可以提高對特定涂層性能的認(rèn)識。該信息是建立組件壽命估計(jì)和預(yù)期故障模式的預(yù)測模型的關(guān)鍵。但是,建議謹(jǐn)慎行事,因?yàn)闆]有一種模型是普遍接受的。此外,加速測試可能無法始終如一地檢測可能的問題或產(chǎn)生預(yù)測性能結(jié)果。為了幫助選擇哪種模型,獲得在實(shí)驗(yàn)室測試和所選最終用途中的實(shí)際性能之間表現(xiàn)出特定關(guān)系的數(shù)據(jù)是有利的。