北广精仪GB/T1633-2000维卡热变形温度试验仪RBWK-300B

  材料科学研究与工业质量控制领域，高分子材料的耐热性能是其关键的性能指标之一，直接关系到制品的使用温度范围、尺寸稳定性与安全可靠性。对塑料、橡胶、尼龙、电绝缘材料等非金属材料而言，维卡软化温度与热变形温度的测定，是评价其热性能、进行质量控制以及鉴定新材料新品种的核心手段。

一、 仪器概述与核心用途

RBWK-300B型热变形维卡软化点测定仪是一款集成了维卡软化温度与热变形温度测试功能的综合性设备。它采用微机控制，能够实现温度的实时显示、精确控制和变形量的自动测量。仪器一次可同时进行三个试样的测试，效率高。其设计遵循“精细其表，专注于内”的原则，在保证外观新颖美观的同时，更注重内部控制的可靠性与数据的准确性。

该仪器主要用于测定各种非金属材料的热变形温度和维卡软化点温度。具体而言：

• 热变形温度试验：用于评估材料在特定弯曲应力下，达到规定形变时所对应的温度。这反映了材料在负载下短期抗热变形的能力。

• 维卡软化温度试验：用于测定材料在特定升温速率和规定负载条件下，被标准压针压入规定深度时的温度。这反映了材料在无定形或半结晶聚合物由玻璃态向高弹态转变的近似温度。

这些测试数据是化工企业进行原材料验收、生产过程监控及成品检验的重要依据；是科研单位与大中专院校进行材料研究、配方开发及性能评价的有效工具；也是质检机构执行相关产品标准、出具权威检测报告的基础设备。

二、 仪器主要特点与技术优势

RBWK-300B测定仪在设计上充分考虑了用户操作的便捷性、测试过程的稳定性以及结果的可靠性，其主要特点体现在以下几个方面：

1. 双功能一体化设计：一台仪器整合了热变形与维卡软化点两种测试模式，通过更换不同的试验压头（热变形用圆角压头，维卡用针型压头）和配置相应的负载，即可轻松切换测试项目，功能全面，性价比高。

2. 高效的测试能力：仪器配备三组独立的测试架，可同时安装三个试样进行平行试验，不仅提高了测试效率，而且通过对比多个试样的数据，可以更有效地评估材料的均匀性与测试的重复性。

3. 智能化的控制系统：主控板采用单片机技术，结合PID控制算法，能够精确控制加热介质的升温速率。用户可根据标准要求选择设定的升温速度（如120℃/h或50℃/h），系统自动调节加热功率，确保升温线性度满足标准规定。

4. 精确的测量系统：变形测量采用高精度的位移传感器（或如部分描述中所用的光栅千分表），测量范围宽，误差小，能够灵敏地捕捉试样微小的形变。当试样形变达到预设标准值时，系统能自动记录并锁存当前温度值，排除了人为读数的误差与延迟。

5. 安全可靠的操作保障：

   • 自动保护：设有“上限温度”保护功能。当试验温度达到预设上限而试样变形仍未达到设定值时，系统将自动停止加热并显示错误信息，防止加热失控，保护试样、介质油和设备安全。

   • 逻辑互锁：系统设计有参数检查功能，若升温速率、变形量、上限温度等关键参数未完全设定，或位移传感器未成功调零，则仪器无法启动加热程序，确保每次试验都在正确设定的条件下开始。

   • 清晰的交互界面：通过LED显示屏实时显示各测试架的温度和变形量，操作按键功能明确，用户可以方便地进行参数设定、调零、启动、查看结果等操作。

6. 完善的兼容性与符合性：仪器的设计、制造与检测严格遵循多项国家和国际标准，确保了测试方法的合规性与数据的可比性。

三、 RBWK-300B型测定仪完整性能参数表

以下是该仪器详细的技术性能参数，这些参数是确保测试准确性与标准符合性的基础，在此完整列出，未作任何改动。

1. 电源：AC220V±10% 20A 50Hz

2. 温度范围：室温--300℃

3. 升温速度：A: 12±2℃/6min (即120℃/h)， B: 5±1℃/6min (即50℃/h)

4. 试验大负荷：A速度时为10N±0.2N， B速度时为50N±1N

5. 变形测量范围：0--1mm

6. 变形测量误差：0.01mm (文档2中注明为±0.005mm)

7. 加热介质：甲基硅油 (建议粘度在200厘斯以下，闪点300℃以上)

8. 加热功率：4Kw (文档2中注明最大加热功率为3.4kW)

9. 冷却方式：150℃以上自然冷却，150℃以下水冷或自然冷却

10. 外型尺寸：720mm x 700mm x 1380mm

11. 大温度误差：±1℃

12. 大加热功率：≤4500W

13. 重量：180Kg

14. 试样架数量：3个

15. 负载杆及托盘质量：88g±1g

16. 最大形变测量范围：1.0mm

17. 最大温度测量/控制误差：±1℃/6分钟(热变形试验)， ±0.5℃/6分钟(维卡试验)

四、 符合的标准规范

RBWK-300B型热变形维卡软化点测定仪的研发与制造，严格遵循并兼容以下主要标准，这保证了其测试数据的权威性和国际互认性：

• GB/T 1633 《热塑性塑料软化温度(VST)的测定》

• GB/T 1634 《塑料弯曲负载热变形温度试验方法》

• GB 8802 《硬聚氯乙烯(PVC-U)管材及管件维卡软化温度测定方法》

• ISO 75 塑料 负荷变形温度的测定

• ISO 306 塑料 热塑性材料 维卡软化温度(VST)的测定

• ISO 2507 （系列）热塑性塑料管材和管件 维卡软化温度

五、 工作原理深度解析

RBWK-300B测定仪的工作原理基于材料在升温过程中，其刚度或硬度会随温度升高而降低的特性。仪器通过精密的机电一体化系统，模拟标准规定的测试条件，并自动捕捉形变发生的临界点。

系统工作原理框图可简述为闭环控制过程：温度传感器实时监测加热介质（甲基硅油）浴槽内的温度，并将温度信号转换为电信号；位移传感器（连接在负载杆上）实时监测试样的形变量，并将形变信号转换为电信号。这两路信号经过放大器放大后，通过模拟开关选择，经由A/D转换器输入到微处理器（微机）中。

微处理器是系统的大脑，它运行着预置的PID控制程序。程序将采集到的温度与设定升温速率进行比较，计算出控制量，进而控制固态继电器调节加热器的通断时间，实现对油浴升温速率的精确控制，使其严格按照选定的速率（如120℃/h或50℃/h）线性上升。

在整个试验过程中，微处理器持续比较位移传感器反馈的形变值与用户根据标准预设的变形量（如热变形试验的0.21mm-0.36mm，或维卡试验的1mm）。当某个试样的形变恰好达到预设值时，微处理器立即中断当前操作，记录下此刻温度传感器测量的温度值，即为该试样的热变形温度或维卡软化温度。当三个试样均达到测试终点后，加热自动停止。

为了保证安全，系统预设了“上限温度”。一旦温度达到上限而形变仍未达标，系统会判定为异常，自动停止加热并报错，防止因试样异常或设定错误导致持续加热的风险。此原理设计确保了测试过程的全自动、高精度与高安全性。

六、 安装、操作说明与试验流程

正确的安装与规范的操作是获得可靠测试数据的根本。以下是基于说明书整理的详细操作指南。

（一）试验前的准备工作

1. 选择试验压头：根据试验类型，安装对应的压头。进行热变形试验时，使用圆角压头；进行维卡软化点试验时，使用针型压头。将选好的压头与负载杆牢固连接。

2. 计算并配置载荷：

   • 热变形试验：首先选择试验方法（A法，弯曲应力σ=1.8MPa或B法，σ=0.45MPa）。根据试样的实际宽度(b)和高度(h)，通过标准公式计算或查表确定所需施加的力F。公式为：

     • 侧立试验：F = (2σ * h * b²) / (3L)

     • 平放试验：F = (2σ * b * h²) / (3L)

       其中L为支座间跨度，通常为100mm。根据计算出的F值，结合负载杆和托盘的质量（88g），选择相应质量的砝码组合。

   • 维卡试验：载荷固定为两种。A法：10N (约1020g)；B法：50N (约5102g)。同样需计入负载杆和托盘的质量来选配砝码。

3. 设备通电与检查：连接电源（确保接地可靠），打开主机电源和副电源。打开搅拌电机开关，搅拌电机开始工作，搅拌速度可通过控制盒上的旋钮调节（一般温度高时用慢速，温度低时用快速）。检查各部件工作是否正常。

（二）安装试样

1. 通过升降机构将试样架抬出油面。

2. 放置试样：将热变形试样放置在两支座之间的支撑架上（侧立或平放，需与计算公式对应）；或将维卡试样水平放置在试样支撑平面上。

3. 压紧试样：轻轻放下负载杆，使压头与试样表面良好接触。

4. 浸入油池：将已安装好试样的试样架平稳降回加热油池内。

5. 施加负载：将计算并组合好的相应质量的砝码小心放置在负载杆上方的托盘中心。

6. 安装测量装置：将位移传感器（或千分表）固定支架安装好，使传感器测头（或千分表内芯）下端与砝码上表面接触，上端留有2-5mm的缓冲空间，确保传感器轴芯自然下垂。

（三）参数设定与调零

1. 变形量设定：根据试验类型和试样尺寸设定标准变形量。

   • 热变形试验：根据试样的宽度（侧立法）或高度（平放法），查表确定标准挠度（变形量）。例如，侧立法中，宽度为12.0-12.3mm的试样，标准变形量为270μm。通过仪器的“变形”键，在210-1000μm范围内循环选择至所需值。

   • 维卡试验：变形量固定设定为1000μm (1mm)。

2. 上限温度设定：根据材料大致软化温度范围，设定一个略高于预期值的上限温度，通过“上限”键在50-300℃间以25℃为间隔循环选择。

3. 升温速率设定：根据标准要求选择升温速率，通过“速率”键在50℃/h和120℃/h两档间切换。

4. 位移传感器调零：这是关键步骤。按“调零”键，仪器会依次对三个通道的位移传感器进行调零。当某通道指示灯亮起时，轻轻旋转该通道对应的微调旋钮，使显示屏上的示值在200-800之间（即“零区”）。调好后再次按“调零”键存储当前零位，并进入下一通道。三个通道均调零完毕后，显示“COTS”，表示调零完成。调零后应静置3-5分钟，以消除初始应力，并建议再次检查零点。

（四）开始试验与数据记录

1. 所有参数设定完毕且调零完成后，按“启动”键，试验正式开始。加热指示灯将根据PID控制节奏闪烁。

2. 试验过程中，可按“显示”键随时查看三个试样的实时温度和变形量。

3. 当某个试样的变形量达到设定值时，微处理器自动记录该时刻的温度。三个试样均测试完毕后，加热自动停止，显示屏显示“END”。

4. 试验结束后，按“结果”键，可依次读取并记录三个试样架对应的测试温度值。

（五）试验后处理

1. 记录数据后，按“复位”键使仪器返回初始状态。

2. 先移开位移传感器和砝码，再将试样架抬出油面，小心取下试样，注意避免试样掉入油池。

3. 降温：试验完成后需对油浴进行降温。

   • 温度高于150℃时，可采用自然冷却或气冷（如风扇吹扫）。

   • 温度低于150℃时，可接通冷却水进行水冷，或继续自然冷却。注意：使用水冷后，必须将冷却管路内的余水排尽，防止生锈和影响下次试验。

4. 关闭副电源和主电源。

七、 注意事项与维护保养规范

严格的维护保养是保证仪器长期稳定运行和测试数据准确性的前提。

1. 安全用电：确保仪器可靠接地，使用前检查电源电压（AC220V±10%）及线路容量是否满足功率要求（约3.4-4kW）。

2. 介质油管理：

   • 使用规定的甲基硅油，液面高度需维持在距油池上沿约35mm处，定期检查补充。

   • 绝对禁止任何异物（如掉落的试样）进入油池。

   • 试验温度必须低于油的闪点至少40℃，仪器周围5米内严禁明火。

3. 试样安装：安装和取出试样时务必小心，防止试样坠入油池损坏加热器或搅拌装置。

4. 传感器与砝码保养：

   • 负载杆和导向导管应定期用有机溶剂清洗，保持活动顺畅，严禁添加润滑油。

   • 砝码需保持清洁干燥，防止锈蚀。定期用天平校准其质量，确保负载准确。

5. 环境与清洁：

   • 仪器应水平放置在稳固的台面上，远离水源和潮湿环境。

   • 为改善操作环境，建议在仪器上方安装抽油烟装置。

   • 经常保持主机外部清洁。

   • 定期对搅拌电机进行润滑维护。

6. 故障处理：若仪器无法启动，检查是否所有必要参数（速率、变形量、上限温度）均已设定，且位移传感器已完成调零。试验中若意外中断，需将油浴冷却至室温，更换试样后重新开始，以保证数据准确性。

八、 仪器配置与运输

标准配置通常包括：试验主机一台、温度传感器一只、位移传感器（或光栅千分表）三块、热变形及维卡测试压头各三套，以及全套砝码。随机文件应包括使用说明书、产品合格证及装箱单。

仪器搬运时应轻拿轻放，保持水平，避免剧烈振动碰撞。安装前需清洗掉防锈油，并用干净棉纱擦拭干净。长期不用时，建议使用原包装材料妥善保存。若需返修，务必使用原包装箱运输，以防途中损坏。

RBWK-300B型热变形维卡软化点测定仪凭借其全面的标准符合性、高度的自动化与智能化设计、稳定的测试性能以及用户友好的操作界面，为高分子材料的热性能评价提供了强有力的工具。它严格遵循GB/T 1633、GB/T 1634、GB 8802及ISO系列等核心标准，确保了测试方法的规范性与数据的可比性。无论是用于生产线的质量控制、实验室的原材料检验，还是科研机构的材料开发，该仪器都能提供精确可靠的数据支持，是化工、塑料、橡胶、电线电缆、科研教育等领域进行材料热性能分析的理想选择。通过理解其工作原理，并严格遵守本文所述的操作与维护规程，用户可以充分发挥该仪器的效能，确保测试结果的准确与重复，为产品质量控制与材料研发奠定坚实的数据基础。