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IRHD硬度检测

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发布时间：2025-07-12 01:33:52 更新时间：2025-07-11 01:33:52

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

IRHD硬度检测：原理与应用概述

国际橡胶硬度（International Rubber Hardness Degree, IRHD）是表征硫化橡胶和热塑性橡胶材料软硬程度的关键物理性能指标，在橡胶制品（如轮胎、密封件、减震元件、胶管、鞋底等）的质量控制、研发及来料检验中具有极其重要的作用。IRHD硬度检测基于特定的压入深度或压力原理，其结果以度数（0-100 IRHD）表示，数值越大表示材料越硬。与邵氏硬度（Shore）测试方法相比，IRHD测试通常使用较小的初始力（接触力）和较大的总力，测试时间更长，且对试样厚度要求更严格，因此结果更稳定、重复性更好，尤其适用于较厚样品或需要更高精度的场合。该方法是国际公认的橡胶硬度测试标准之一。

IRHD硬度检测的核心价值在于为橡胶材料及制品提供了一种标准化的、可比较的硬度评价手段。它直接影响材料的弹性、耐磨性、密封性、缓冲性能等关键使用特性。通过精确测量和控制IRHD硬度，制造商能够确保产品满足设计要求和客户规范，保证其在服役过程中性能的一致性、可靠性及使用寿命。

主要检测项目

IRHD硬度检测的核心项目就是精确测定橡胶试样在规定条件下的国际橡胶硬度值（IRHD）。根据材料的预期硬度和试样厚度，检测会细分为三种模式：

常规硬度试验 (N Scale): 适用于中等硬度范围（通常在35-85 IRHD）且厚度 ≥ 4mm的试样（标准厚度为10-15mm）。这是应用最广泛的模式。
微型硬度试验 (M Scale): 适用于较小、较薄的试样（厚度 ≥ 1mm 或 2mm，具体取决于标准）或尺寸受限的成品部件。测试压头尺寸更小。
高压硬度试验 (H Scale): 适用于非常软的橡胶材料（硬度低于35 IRHD）。它使用更大的总试验力以获得更可靠的读数。

选择哪种模式取决于被测材料的预估硬度和可获取试样的尺寸规格。

关键检测仪器

进行IRHD硬度检测需使用专门设计的国际橡胶硬度计，其主要构成部件包括：

刚性支撑台： 用于稳固放置试样，确保测试过程中无位移。
压头 (压足/压针)：
- 常规(N)/高压(H)试验： 使用直径为5mm的球形压头。
- 微型(M)试验： 使用直径为1.575mm或2.38mm的球形压头（具体尺寸依标准而定）。
精密加载机构： 能够施加精确控制的力，通常包括：
- 接触力 (F₀): 一个较小的初始力（如常规试验为0.3 N），用于确保压头与试样良好接触，消除表面轻微不平整的影响。
- 总试验力 (F): 在接触力基础上额外施加的主测试力（如常规试验为5.4 N，总力F = F₀ + 5.4N = 5.7N）。
高精度位移传感器： 用于精确测量在施加总试验力后（通常等待30秒），压头相对于施加接触力时的初始位置的压入深度 (h)。
测量与显示单元： 根据测得的压入深度 (h)，通过内置的计算公式或对照表，自动计算并直接显示IRHD硬度值（0-100度）。现代硬度计通常配备数字显示屏和数据输出接口。

仪器需定期使用标准硬度块进行校准，确保测试结果的准确性。

标准检测方法

IRHD硬度检测遵循严格的标准操作流程以确保结果的可比性和再现性：

试样制备： 试样需平整、光滑、无缺陷，厚度符合所选试验模式的要求（N: ≥4mm/推荐10-15mm；M: ≥1mm或2mm；H: ≥6mm）。多层叠加通常不允许。试样应在标准实验室温度(23±2°C)下调节至少16-24小时。
仪器预热与校准： 开机预热，使用标准硬度块校准仪器。
放置试样： 将试样稳定放置在支撑台上，确保测试点下方有坚实支撑。
施加接触力 (F₀): 施加小的接触力（如0.3N），等待短时间（通常5秒）让位移稳定，将此位置设为深度零点。
施加总试验力 (F): 在接触力基础上迅速施加主测试力（如5.4N，使总力达5.7N）。
保持与读数： 保持总试验力作用规定时间（通常为30±1秒）。
测量压入深度 (h)： 在保持期末，精确测量压头相对于零点位置的压入深度 (h, 单位mm)。
计算IRHD值： 利用仪器内置的公式或查表法将压入深度 (h) 转换为IRHD硬度值。对于常规试验，公式为：
IRHD = 100 - (h / 0.01) 或 IRHD = (100 - h) / 0.01 (具体形式取决于标准定义，但物理意义一致，即压入越深，硬度越低)。微型和高压试验有对应的换算关系。
结果记录： 记录IRHD值，通常精确到0.5或1个IRHD度。在同一试样上不同位置进行多次测量（通常≥3次）取平均值。

核心检测标准

IRHD硬度检测严格依据国际和国家标准进行，确保全球范围内测试结果的一致性和可比性。主要标准包括：

ISO 48 系列： 这是最核心的国际标准。
- ISO 48-1: 硫化或热塑性橡胶 - 硬度的测定 - 第1部分：用硬度计法测定常规硬度（邵氏硬度）。 (注：此标准标题虽含“邵氏硬度”，但其主体内容详细规定了IRHD N, M, H 三种尺度的测试方法，是IRHD测试的基石标准)。
- ISO 48-2: ... 第2部分：常规试验用硬度计的校准和验证。
- ISO 48-4: ... 第4部分：用硬度计法测定微型硬度（IRHD M）。
- ISO 48-5: ... 第5部分：用硬度计法测定高压硬度（IRHD H）。
GB/T 531.1 & GB/T 531.2 (中国国家标准): 等效或修改采用ISO 48系列标准。
- GB/T 531.1-2008: 硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）。 (类似ISO 48-1，包含IRHD内容)
- GB/T 531.2-2009: 硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第2部分：便携式橡胶国际硬度计法。 (规定了便携式IRHD计的使用)
ASTM D1415 (美国材料与试验协会标准): 国际橡胶硬度计法测定橡胶性能的标准试验方法。这是美国广泛采用的标准，其方法与ISO 48非常接近。
DIN 53505 (德国标准): 橡胶的试验 - 用硬度测试仪测定硬度（IRHD, Shore A, Shore D）。包含了IRHD测试方法。