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撕裂度測定儀是用於測量紙張、紙板、薄膜等柔性材料抗撕裂能(néng)力的核心(xīn)檢測設(shè)備,廣泛應用於(yú)造(zào)紙、包裝、印刷等行業。其工作原理核心(xīn)是:通過預設的外力(擺錘重力 / 彈性力),使試樣產生(shēng)初始裂口後,測量(liàng)撕裂裂口(kǒu)所需的 “能量” 或 “力”,以此評估材料的撕裂強度。
以下用通俗語言 + 詳細步驟,拆解其工作原理(以行業主流的 “擺錘式撕裂度測定儀” 為例,占市場應用的 90% 以上):
一、核心工作邏輯(jí)(類比理解)
就像用手撕開一張有小裂口的紙:先在紙的邊緣剪一個小口(初始裂口),然後握(wò)住紙的兩端,用恒定的力氣把裂口撕大(dà),這個過程中需要的 “總力氣(qì)” 或 “能量”,就是(shì)材料的 “撕裂度(dù)”—— 儀(yí)器用 “擺(bǎi)錘的重力勢能” 替代人(rén)手的(de)力(lì)氣,讓撕裂過程更穩定、測量更精準。
二、關鍵部件(先認清(qīng)楚 “核心零件”,再看原理更易(yì)理解)
擺錘(chuí):核心動力(lì)源,通常是扇形或圓柱形金屬塊,重量固定(可更換不同重量的擺錘(chuí),適配不同(tóng)強度材(cái)料),能繞軸心自由擺動,擺動時釋放重力勢(shì)能。
試樣夾具:分(fèn) “固定夾具” 和 “活動夾具”,固定夾具夾住試樣一端,活動夾具連(lián)接擺錘,夾住試(shì)樣另一端,確保試樣被平穩固定。
初(chū)始裂口刀(dāo)具:專用刀片,用(yòng)於在試樣上(shàng)預先切出標準(zhǔn)長(zhǎng)度的裂口(通(tōng)常 20mm,符合國標要求),避免撕裂時 “從邊緣不規則斷裂”,保證測試一致性。
能量 / 力傳感器:捕(bǔ)捉擺錘(chuí)撕裂試樣時的能量損失或瞬時力值(不同機型側重不(bú)同,分為 “能量型” 和 “力值型”)。
刻度盤 / 顯示屏:顯示最終測試結果(能量單位:mN・m 或(huò) J;力值單(dān)位:N 或 mN)。
三、詳細工作步(bù)驟(從準備到出結果,一步到位)
1. 試樣準備:切樣(yàng) + 預裂
按國標要求(如 GB/T 455-2002《紙和紙板撕裂度的測定》),將待測試樣(紙 / 紙板)切(qiē)成標準尺寸的長條(通常 150mm×25mm);
用儀器自帶的 “初(chū)始(shǐ)裂口刀具”,在試樣的中心位置(zhì)切出一個20mm 長(zhǎng)的直(zhí)線裂口(裂口必須與試(shì)樣邊緣垂(chuí)直(zhí),且無(wú)毛刺,否則(zé)會影響撕裂軌跡)。
2. 裝夾試樣:固定兩端
將切好裂口的試樣,一端插入 “固定夾具”,另一端插入 “活動夾具”(活動(dòng)夾具與擺錘相連);
夾緊試樣時,需確(què)保試樣平整、無褶皺,且裂口的延長線與擺錘擺動方向一致(避免撕裂(liè)時受力偏移)。
3. 蓄力啟動:擺錘待命
手動或電動將擺錘(chuí)抬至預設的 “最大擺動角度”(此時擺錘被(bèi)鎖住,儲存了固定的(de)重力勢能,比如抬至 90° 或(huò) 120°);
檢查儀器狀態:確保夾具無鬆動、擺(bǎi)錘無卡頓,傳感(gǎn)器正常工作。
4. 撕裂過程:釋放擺錘 + 捕捉能量 / 力(lì)值
按下啟動按鈕,擺錘的鎖定裝置鬆開,擺錘(chuí)在重力作(zuò)用下快速(sù)向下擺動;
擺錘帶(dài)動 “活動夾具” 向(xiàng)遠離 “固定夾具” 的方向(xiàng)運動,試樣的初(chū)始裂口被瞬間撕大,直至整(zhěng)個試樣沿裂口完全撕裂(撕裂過程僅需 0.1-0.5 秒);
撕裂(liè)過程中,擺錘的重力勢能會被 “撕裂試樣” 消耗一部分 —— 未消耗的剩餘勢能會讓擺錘繼續擺動,但擺動角度會小於初(chū)始(shǐ)角度(dù);
儀(yí)器通過 “能量傳感器” 計算擺錘的 “初始勢能 - 剩(shèng)餘勢能”,差值就是撕裂試(shì)樣所需(xū)的總能量(這是 “能量型” 儀器的核心(xīn)數據,單位:mN・m);
若為 “力值型” 儀器,力傳感器會捕捉撕裂過程中的 “最大瞬(shùn)時力”(即撕裂時最費力(lì)的那一刻的力值,單位:N),作為撕(sī)裂強度指標(biāo)。
5. 數據輸出:顯示最終結果
擺錘擺動停止後(hòu),儀器自動計算(suàn)並顯示測試結果(能量值或力值);
高端機型還會進行數據處(chù)理:比如(rú)統計多組測(cè)試的平均值、標準(zhǔn)差,或(huò)繪製 “力 - 位移曲線(xiàn)”(顯示撕裂過(guò)程(chéng)中(zhōng)力的變化趨勢),方便質量分析。
四、關鍵原理補充(為什麽這麽設計(jì)?)
為什麽要預切裂口?
若沒有初始裂口,撕裂時需要先 “從無到(dào)有” 撕開材(cái)料,力(lì)值波動大(比如紙的邊緣可能有纖維缺陷,導致撕裂力忽大忽小);預切(qiē)標準裂口後,撕裂過(guò)程從 “擴展裂口” 開始,受力更穩定,結果更具可比性。
擺(bǎi)錘重量的作用?
不同材(cái)料的撕裂強度差異(yì)大:薄紙(如衛生紙)撕裂力小,用輕擺錘(如 0.5N);厚紙(zhǐ)板(如瓦楞(léng)紙板)撕裂力大,用重擺錘(如 5N、10N)—— 擺錘重量決(jué)定了儀器的測(cè)量(liàng)範圍,確保撕裂時的能(néng)量 / 力值(zhí)在傳感器的精準測量區間內。
能量型 vs 力值型的區別?
能量型:測量 “撕裂(liè)全過程的總能量”,更(gèng)貼合材料實際使用場景(比如紙箱被撕開時,需要的是持續的能量(liàng)),是造紙、包裝行業的主流選擇;
力值型:測量 “撕裂瞬間的最大力”,適合關注 “初始撕裂難度” 的(de)場景(比如薄膜包裝的(de)易撕性)。
為(wéi)什麽(me)用擺錘不用其他動(dòng)力?
擺(bǎi)錘的重力勢能釋放是(shì) “勻(yún)速且穩定” 的,能(néng)模擬 “恒(héng)定外力撕裂” 的場景;若用(yòng)電機等動力源,容(róng)易出現力值波動,導致測試結果(guǒ)不準確。
撕裂度測定儀的工作原(yuán)理可簡化為:預切標準(zhǔn)裂口→固定試樣→擺錘(chuí)蓄力→釋放擺錘撕裂試樣→捕捉撕裂能量(liàng) / 最大力值(zhí)→輸出結果,核心是 “用擺錘(chuí)的重力勢能提供穩定(dìng)外力,通過能量損失或力值捕捉評估材料抗撕裂能力”,本質是模(mó)擬材料在實際使用中 “被撕開” 的場景,量化其撕裂強度。
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