本发明属于材料计量技术领域，涉及一种塑料球压痕硬度标准块的制作工艺。
背景技术：
现中国硬度计量专业历史悠久，我国经过长期的努力。在布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、里氏硬度，在黑色金属及部分有色金属上建立了很全面的标准体系。由于现代社会对高分子材料的应用越来越广泛。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。
高分子材料分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料三大类：
①通用高分子材料指能够大规模工业化生产，已普遍应用于建筑、交通运输、农业、电气电子工业等国民经济主要领域和人们日常生活的高分子材料。这其中又分为塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等不同类型。
②特种高分子材料主要是一类具有优良机械强度和耐热性能的高分子材料，如聚碳酸酯、聚酰亚胺等材料，已广泛应用于工程材料上。
③功能高分子材料是指具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物，包括功能性分离膜、导电材料、医用高分子材料、液晶高分子材料等。
要想进行对高分子材料的硬度力学性能测试和研究，第一就是要有相应的硬度标准块作为起点，因此针对非金属材料的标准硬度块的研制是重中之重。塑料球压痕硬度标准块的研制就是在这个前提下产生的，由于国内硬度领域一直没有针对高分子材料的硬度标准块，而欧美国家已经有对应的产品，对于国内来说是一个空白。塑料球压痕硬度标准块表面产生的测量深度很小，对测量系统以及硬度标准块的各项技术指标都有极高的要求。我司对塑料球压痕硬度标准块提出了挑战。
技术实现要素：
本发明的目的是突破现有的技术局限，提供一种能够有效用于高分子材料的硬度力学性能测试的塑料球压痕硬度标准块的制作工艺，填补国内空白。
为实现上述技术问题，本发明采取的解决方案为：塑料球压痕硬度标准块的制作工艺,包括如下步骤：步骤一、选材：采用工业纯铝板，所述工业纯铝板包含以下化学成分：Si：0.20±0.07、Fe: 0.27±0.10、Cu：0.04±0.02、Mn：0.03±0.01、Mg：0.03±0.015、Zn：0.04±0.018、Ti：0.03±0.007、V：0.05±0.022 、Al：99.7±0.1；所述工业纯铝板具有σb (MPa)≥75抗拉强度，σ0.2 (MPa)≥35条件屈服强度 ；
步骤二：对步骤一选取的原材料进行熔炼，浇铸，锻造成型，粗加工，退火，精加工，研磨，抛光，回火，包装得到塑料球压痕硬度块。
进一步的是：所述工业纯铝板为美产1070-H14纯铝板。
进一步的是，步骤二中所述熔炼具体为：熔炼设备选择铁钳锅，预热温度控制在580-630℃之间，并且保温三小时以上，进行熔炼时，温度必须达到750°C以上，并且随着温度的升高而不断的搅拌，排除不利元素和气体，确保不在熔炼过程中导致因氧化等原因导致晶体粗大，铝熔体在高温下会急速的氧化，熔炼时间需要控制在两小时以内；新铁钳锅必须在熔炼之前反复熔炼几次旧料，并且必须是同牌号的回炉料。
进一步的是，步骤二中所述浇铸具体为：浇注时必须先测量铝熔体的表面温度，浇杯温度不高于180°C；浇注过程中必须保持平稳，浇注液不中断；浇铸完毕后盖上盖子，用保温砂整体覆盖保温，使其自然冷却，并搁置180-360天作为自然时效。
进一步的是，步骤二中所述锻造成型具体为：把浇铸好的铝材切成一定比例的小方块；加温设备选用马弗炉，预热温度控制在520°C保温十五分钟；把方块整齐的放到炉膛内，保温四十五分钟后，拉出方块进行锻打；锻打的温度控制为始锻温度520°C，终锻温度不低于400°C；反复镦粗拔长3-5次以后直接成型；锻造成型后立刻放入保温砂槽保温冷却。
进一步的是，步骤二中所述粗加工具体为：把成型后的铝材在加持装置上装好，用铣床铣出六个平面，使其俩俩相对平行，并用倒角机导出八个45°的角。
进一步的是，步骤二中所述退火具体为：把粗加工好的铝块，整齐的放到铁箱里，中间保持4毫米左右的隔断，并用保温砂填满；把铁箱放入高温退火炉，分别在温度250℃，350℃保温两个小时，然后升到450℃保温八个小时，然后关闭电源，直到炉内完全自然冷却。
进一步的是，步骤二中所述精加工具体为：先把专用加持装置搁置到平面磨床上，然后再把退火好的铝块放到平面磨床上把4个侧面磨平，然后再磨工作面与支撑面，工作面平面度不大于0.003mm，平行度不大于0.005mm，获得塑料球压痕硬度块。
进一步的是，步骤二中所述研磨具体为：把精加工获得的塑料球压痕硬度块，搁置到研磨机上，先加入30#研磨砂进行第一次粗研磨，保证其机加工纹路的清楚，再加入60#研磨砂进行第二次研磨，保证其整个面不再有粗和深的研磨划线，最后在加入80#研磨砂进行精研磨，保证其表面没有任何明显的研磨划线，在研磨的过程的轮换中，需要分批次分时段的抽检铝块的平行度以及平面度。
进一步的是，步骤二中所述抛光具体为：把研磨好的塑料球压痕硬度块放入自动抛光机里，用w-10的研磨膏进行第一次粗抛光，然后在用w-0.5的研磨膏进行最后一次经抛光，使其得到镜面的效果，工作面粗糙度不大于0.03um。
进一步的是，步骤二中所述回火具体为：把抛光后的塑料球压痕硬度块放入真空恒温箱中，抽出内部空气，回火用150℃的温度，保温八个小时，以除去加工应力。
进一步的是，步骤二中所述包装具体为：用20%的白凡士林，加上80%的防锈油，加热到融化并搅拌，然后将搅拌液完整的，均匀的涂抹在塑料球压痕硬度块上，并用气相防锈纸包裹塑料球压痕硬度块，再套上封口塑料袋，搁置在环境温度23±3℃，湿度60±10%的环境中放置180天。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：经过所述塑料球压痕硬度标准块的制作工艺制得的塑料球压痕硬度标准块硬度低于20HBW，其标尺范围能满足国家标准《GB/T 3398.1-2008 第一部分》以及满足国家检定规程《JJG369-1993 塑料球压痕硬度计检定规程》，不仅满足了国家标准和国家检定规程的要求，而且为高分子材料硬度力学性能的技术研究提供了基础和依据；而且所述塑料球压痕硬度标准块的制作工艺很好的解决了硬度块均匀性、重复性、稳定性、表面粗糙度等技术瓶颈，填补了国内空白。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明技术方案做进一步描述。
所述塑料球压痕硬度标准块的制作工艺，依次包括如下步骤：
选材：采用美产1070-H14工业纯铝板，所述工业纯铝板包含以下化学成分：Si：0.20±0.07、Fe: 0.27±0.10、Cu：0.04±0.02、Mn：0.03±0.01、Mg：0.03±0.015、Zn：0.04±0.018、Ti：0.03±0.007、V：0.05±0.022 、Al：99.7±0.1；所述工业纯铝板具有σb (MPa)≥75抗拉强度，σ0.2 (MPa)≥35条件屈服强度 ；
熔炼：熔炼设备选择铁钳锅，预热温度控制在580-630℃之间，并且保温三小时以上，进行熔炼时，温度必须达到750°C以上，并且随着温度的升高而不断的搅拌，排除不利元素和气体，确保不在熔炼过程中导致因氧化等原因导致晶体粗大，铝熔体在高温下会急速的氧化，熔炼时间需要控制在两小时以内；新铁钳锅必须在熔炼之前反复熔炼几次旧料，并且必须是同牌号的回炉料。
浇铸：浇注采用80mm×80mm×150mm的模具；浇注时必须先测量铝熔体的表面温度，浇杯温度不高于180°C；浇注过程中必须保持平稳，浇注液不中断；浇铸完毕后盖上盖子，用保温砂整体覆盖保温，使其自然冷却，并搁置180-360天作为自然时效。
锻造成型为：把浇铸好的铝材切成80mm×80mm×15mm的小方块；加温设备选用马弗炉，预热温度控制在520°C保温十五分钟；把方块整齐的放到炉膛内，保温四十五分钟后，拉出方块进行锻打；锻打的温度控制为始锻温度520°C，终锻温度不低于400°C；反复镦粗拔长3-5次以后直接成型，成型后的尺寸不大于67mm×67mm×13mm；锻造成型后立刻放入保温砂槽保温冷却。
粗加工：把成型后的铝材在加持装置上装好，用铣床铣出六个平面，使其俩俩相对平行，并用倒角机导出八个45°的角，粗加工后尺寸62mm×62mm×11.5mm。
退火：把粗加工好的铝块，整齐的放到铁箱里，中间保持4毫米左右的隔断，并用保温砂填满；把铁箱放入高温退火炉，分别在温度250℃，350℃保温两个小时，然后升到450℃保温八个小时，然后关闭电源，直到炉内完全自然冷却。
精加工：先把专用加持装置搁置到平面磨床上，然后再把退火好的铝块放到平面磨床上把4个侧面磨平，然后再磨工作面与支撑面，获得塑料球压痕硬度块；精加工获得的塑料球压痕硬度块尺寸不小于60mm×60mm×10mm，其工作面平面度不大于0.003mm，平行度不大于0.005mm，。
研磨：把精加工获得的塑料球压痕硬度块，搁置到研磨机上，先加入30#研磨砂进行第一次粗研磨，保证其机加工纹路的清楚，再加入60#研磨砂进行第二次研磨，保证其整个面不再有粗和深的研磨划线，最后在加入80#研磨砂进行精研磨，保证其表面没有任何明显的研磨划线，在研磨的过程的轮换中，需要分批次分时段的抽检铝块的平行度以及平面度。
抛光：把研磨好的塑料球压痕硬度块放入自动抛光机里，用w-10的研磨膏进行第一次粗抛光，然后在用w-0.5的研磨膏进行最后一次经抛光，使其得到镜面的效果，工作面粗糙度不大于0.03um。
回火：把抛光后的塑料球压痕硬度块放入真空恒温箱中，抽出内部空气，回火用150℃的温度，保温八个小时，以除去加工应力。
包装：用20%的白凡士林，加上80%的防锈油，加热到融化并搅拌，然后将搅拌液完整的，均匀的涂抹在塑料球压痕硬度块上，并用气相防锈纸包裹塑料球压痕硬度块，再套上封口塑料袋，搁置在环境温度23±3℃，湿度60±10%的环境中放置180天，以确保硬度块本身的自然时效，提高成品的重复性和稳定性指标。
经过上述塑料球压痕硬度标准块的制作工艺得到的塑料球压痕硬度标准块，硬度低于20HBW，其标尺范围能满足国家标准《GB/T 3398.1-2008 第一部分》以及满足国家检定规程《JJG369-1993 塑料球压痕硬度计检定规程》。