一、引言：一根塑料样条，为什么要量两个"温度"

塑料件在常温下看着结实，一进烘箱或者靠近发热部件，情况就可能变样。有的开始发软下沉，有的在受力状态下慢慢弯下去，还有的表面看不出异样、尺寸却已经跑偏。这类现象背后的问题，其实都要归结到同一个方向：材料在受热之后还剩多少抵抗变形的能力。

工程上回答这个问题，用得较多的两个指标是热变形温度和维卡软化点温度。它们都靠一台设备测出来，测法相近、判据不同，很多用户次接触时会以为是一回事，实际用途并不重叠。热变形温度回答的是"在规定的弯曲载荷下，试样弯到规定量时对应多少温度"；维卡软化点温度回答的是"在规定压痕载荷下，针状压头压入规定深度时对应多少温度"。前者盯的是整体刚性，后者盯的是局部软硬。

本文要解读的 RBWK-300B 热变形维卡软化点测试仪，就是一台同时承担这两类试验的设备。它采用液晶显示，配温控仪设定升温速度，试样架可自动升降，一次可试验三个试样，适用于塑料、橡胶、尼龙、电绝缘材料等高分子材料的维卡软化点温度与热变形温度测定，被化工企业、科研单位、大专院校等用于控制质量和鉴定新品种的热性能指标。

下面按"概念—原理—标准—结构—指标—操作—维护—应用"的顺序，把这台设备的构成、参数与用法逐项说清，便于采购选型、实验室建线与检测操作时有据可依。

二、热变形温度与维卡软化点温度：两个指标各自说明什么

这两个名词常被并列提到，含义却分属两个不同的测量逻辑。

热变形温度，简称 HDT，全称是负荷变形温度。测法是把条形试样以规定的姿态架在支撑点上，形成一个简支梁或悬臂式的受力状态，在试样中部施加规定的弯曲载荷，然后按规定的速度升温，观察试样中部挠度随温度的变化。当挠度达到标准规定的一个固定值时，记下此刻的温度，就是该材料在该载荷下的热变形温度。同一个材料换用不同的载荷，得到的热变形温度并不相同，所以这个指标使用时必须连载荷条件一起说明。

维卡软化点温度，简称 VST，测法是把一个针状压头以规定的截面积压在试样平面上，施加规定的载荷，按规定速度升温，压头在试样表面压入规定的深度时记下温度，即为维卡软化点温度。这个指标更接近于"材料开始整体变软"的临界点，因为它不要求试样承受弯曲，而是直接感受材料对压痕的抵抗。

两个指标放在一起看，能给出一个材料的"耐热轮廓"。有的材料弯曲刚度在不太高的温度下就先失守，热变形温度偏低，但整体软化点还不低；也有的材料两者相差不大。配方中树脂基体、填充、增强、相容剂与润滑体系的调整，往往会让这两个数值一升一降，因此同时测两项比只测一项更有判断力。

RBWK-300B 的设计正对应这种需求：同一套主机、同一个油池、同一套温控与升降机构，通过更换压头（热变形为圆角压头、维卡为针型压头）即可切换两类试验，试验数据在同一套温度条件下取得，便于横向比较。

三、两种试验的差别：压头、试样姿态与判据

要理解设备为什么有两种压头、两种砝码，得先把两类试验的差别摆清楚。

其一是压头的形状不同。热变形试验使用圆角压头，接触试样的是带圆弧的头部，力通过圆弧传进条状试样，目的是产生弯曲变形；维卡试验使用针型压头，接触面很小，靠压痕深度判断软化。

其二是试样的姿态不同。热变形试样是条形，横放在支撑架上，中部受载，两端支撑，形成受弯状态；维卡试样通常是一块方片或圆片，平放在支撑平面上，压头从上面垂直压下，试样本身不产生弯曲。

其三是载荷的量级与来源不同。维卡试验的负荷是标准固定的两档，A 法为 9.81N 即 1000g，B 法为 49.05N 即 5000g，靠砝码选配实现；热变形试验的载荷则要根据试样尺寸计算后选取，同一材料做不同载荷档位试验时结果不可直接比较。

其四是判据不同。热变形的判据是挠度达到规定值，维卡的判据是压入深度达到规定值。两者判据的物理含义不同，因此热变形温度高不代表维卡软化点一定高，两个数值之间也没有固定的换算关系。

RBWK-300B 在配置上把这两种需求一并满足：热变形及维卡测头各三套，与"一次可试验三个试样"的架位相对应，可同时做三个平行试样，减少批次差异带来的判断误差。

四、执行标准与试验方法依据

这台设备在资料中列出的符合标准包括：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》，以及 ISO75、ISO306、ISO2507 等标准要求。资料另在制造检测依据中列出 ISO75-1974、ISO306-1974、GB1633-79、GB1634-79。

从标准体系看，可以分成三条线：热塑性塑料维卡软化温度走 GB/T 1633 与 ISO 306 一线；塑料负荷变形温度走 GB/T 1634 与 ISO 75 一线；硬聚氯乙烯管材及管件另按 GB 8802 与 ISO 2507 单独规定，这是因为管材类制品的试样形态与判据有其专门约定。

需要注意两点。其一，同一代号标准发布年份不同，条文中的试样尺寸、升温速度、载荷与判据可能调整，实际试验时应以所采用年号的版本为准，资料中列出的早期年号仅说明设计对应关系。其二，材料标准（如各类塑料制品的国标、行业标准）往往会引用上述方法标准并给出具体的试验条件与限值要求，检验判定应以材料标准的规定为准，不能把方法标准里的条件当作合格与否的判据。

五、试验原理与升温控制

两类试验的原理可以概括为：让试样在规定载荷下经受匀速升温，记录一个特征量（挠度或压入深度）达到规定值时对应的温度。

温度条件是全部数据的基准，所以升温速度必须按标准锁定。这台设备提供两档升温速度：A 档为 12±2℃/6min，B 档为 5±1℃/6min。在按小时折算的口径下，这两档对应 120℃/h 与 50℃/h，资料在操作说明中也以此口径给出两档升温速率。两档速度不是随便选的，不同材料的标准规定了使用哪一档，速度偏快会让试样内部与油浴之间出现温差，测得的温度偏高；速度偏慢则会延长试验时间、增加材料在高温段停留的热历史影响。

升温过程由温控仪按设定速度执行，温度范围覆盖室温至 300℃。温度测量误差为 ±1℃，这一项直接决定数据的可比性，因为两个平行试验之间如果温差超过该量级，就难以判断差异来自材料还是来自设备。加热介质为甲基硅油，其作用是把热量均匀、快速地传给试样，同时避免空气中加热带来的氧化与温度不均。

由于升温是匀速推进的，形变读数必须与温度读数同步记录才有意义。资料给出的做法是由百分表（配置项中为光栅千分表）测量形变，配合温度记录，得到"温度—形变"曲线或特征温度点。

六、整机架构与设计思路

按功能划分，这台设备可以拆成七个部分来看。

其一是主机框架。设备外形尺寸为 720mm×700mm×1380mm，立式结构，下部容纳油池与加热组件，上部为试样架、加载与测量区，整机重量 180Kg，属于需要固定放置并预留维护空间的落地式设备。

其二是加热与介质循环部分。加热功率为 4Kw，加热功率上限标为不超过 4500W，采用甲基硅油作加热介质，并配有搅拌电机与搅拌速度调节旋钮，搅拌的作用是缩小油池上下温差、保证试样周围温度均匀。

其三是温度测量与控制部分。由温度传感器采集油池温度，温控仪按设定的升温速度执行升温，并提供温度范围与误差指标；两档升温速度的选择也在此环节完成。

其四是变形测量部分。由百分表或光栅千分表读取形变量，量程为 0 至 1mm，误差为 0.01mm，千分表装在砝码上方，表芯悬于砝码之上，试验前需调零。

其五是加载部分。通过负载杆与托盘的组合，把砝码的重力传导到压头与试样上，维卡试验按 A 法或 B 法选配砝码，热变形试验按试样尺寸计算后选配载荷。

其六是试样架升降部分。试样架可自动升降，安装试样、取下试样与降温阶段都依靠这一机构把试样架抬出或放回油池。

其七是操作与显示部分。采用液晶显示，配合温控仪与操作钮完成设定、启动与读取。

这七个部分的关系是：介质循环保证温度均匀，温控保证升温速率，加载保证受力状态，测量保证形变读数，升降保证装卸与降温的操作空间。任何一环偏离，都会反映到后面读出的特征温度上。

七、主要技术指标

• 电源：AC220V±10% 20A 50Hz

• 温度范围：室温--300℃

• 升温速度：A:12±2℃/6min

• 升温速度：B:5±1℃/6min

• 试验大负荷：A 速度时为 10N±0.2N

• 试验大负荷：B 速度时为 50N±1N

• 变形测量范围：0--1mm

• 变形测量误差：0.01mm

• 加热介质：甲基硅油

• 加热功率：4Kw

• 冷却方式：150℃以上自然冷却

• 冷却方式：150℃以下水冷或自然冷却

• 外型尺寸：720mm×700mm×1380mm

• 大温度误差：±1℃

• 大加热功率：≤4500 W

• 重量：180Kg

八、试验压头与砝码配置

压头与砝码是决定试验条件的两个关键件，配置不当会直接改变结果。

压头方面，热变形试验选用圆角压头，维卡试验选用针型压头。两种压头分别与负载杆固定，换试验类型时必须一并更换压头，不能混用。资料给出的主要配置中，热变形及维卡测头各三套，对应三个试样工位，可以同时装夹三根热变形试样或三片维卡试样。

砝码方面，维卡试验的负荷是标准规定的两档，A 法 9.81N 即 1000g，B 法 49.05N 即 5000g，操作说明中的另一种表述为 A 速度时 10N±0.2N、B 速度时 50N±1N。两档之间不可相互替代，选哪一档由所执行的标准规定。热变形试验的载荷不固定，要先量取试样尺寸，再按标准中的公式计算后选取相应砝码。

砝码的放置方式也有要求：放在托盘上，并要求放正。砝码不正会引入侧向分力，让压头受力偏离设计方向，读数随之失真。千分表固定在砝码上方，内芯悬于砝码之上，内芯上端留出 2 至 5mm 的空间，这一间隙是为了给形变留出行程，同时避免表芯在升温过程中顶死。

九、加热介质与冷却方式

加热介质为甲基硅油。选用硅油的理由是它在一段较宽的温度区间内保持稳定、挥发慢、绝缘性好，能在 300℃ 区段内承担传热任务而不与试样发生明显反应。硅油的黏度随温度变化，这也是搅拌速度需要随温度调整的原因：温度高时用慢速，温度低时用快速，目的是在保证温度均匀的同时避免油液飞溅或搅入气泡。

冷却分两段处理。150℃以上采用自然冷却，让油液与油池的热量缓慢散出，避免急冷造成油池与加热组件受热应力；150℃以下可采用水冷或自然冷却。操作说明中还提到，降温时可以把试样架抬起或让其潜入油池，具体选择取决于下一项试验的准备状态与试样是否需要留在油中缓冷。

把冷却分段处理，还有一个实际考虑：硅油在高温段黏度低、流动性好，急冷时容易产生对流冲击，影响试样架与传感器的稳定；而在低温段，热惯性变小，水冷能明显缩短等待下一次试验的时间。因此冷却方式的选择直接影响的是试验节奏与设备寿命，不直接改变测得的温度值，但会通过温度均匀性间接影响结果。

十、形变测量：千分表与光栅千分表

形变测量是这类试验中精度要求较高的环节，因为判据本身就是一个很小的位移量。

资料给出的变形测量范围为 0 至 1mm，变形测量误差为 0.01mm。热变形试验中，试样在弯曲载荷下的挠度达到规定值即记录温度；维卡试验中，压头压入试样的深度达到规定值即记录温度。两个判据对应的位移量都落在这一量程之内。

主要配置中的测量元件为光栅千分表，共三块。光栅式结构的好处在于读数以数字形式输出，便于与温度数据一并记录，也减少了指针式仪表在升温环境中读数时的目视误差。

每次试验前需要对千分表调零，方法是轻轻旋动旋钮，使千分表置于零区，并预置 3 至 5 分钟。预置这一步常被省略，但它是必要的：刚装好试样时，压头与试样之间、负载杆与导向之间可能存在微小间隙，预置一段时间让这些间隙在载荷下闭合稳定下来，之后再调零，零点才代表真正的起始位置。若不预置就调零，升温初期读数会先出现一段虚假位移。

十一、标准操作流程与使用规范

以下流程依据资料的安装与操作说明整理，步骤顺序与操作要点均按原文保留，供实验室参照。

其一，试验前的准备工作。

• 根据试验类型选择试验压头，热变形为圆角压头，维卡为针型压头。

• 将所需的压头与负载杆固定好。

• 根据试验类型和试样的尺寸计算载荷。热变形试验按试样尺寸选取载荷；维卡试验只有两种规定的负荷，A 法 9.81N 即 1000g，B 法 49.05N 即 5000g，砝码的选配参见砝码质量表。

• 打开搅拌电机电源，指示灯亮，搅拌电机工作；搅拌速度可以通过搅拌电机控制盒上的旋钮调节，温度高时用慢速，温度低时用快速。

• 按照以上程序检查电气，确认无误后继续做下面的工作。

其二，安装试样。

• 将试样架抬（升）出油面。

• 将热变形试样放在支撑架上，维卡试样放在平面上。

• 放下负载杆，将试样压紧。

• 将试样架放（降）回油池内。

• 将相应质量的砝码放在托盘上，要求砝码放正。

• 将千分表固定在砝码上方，使千分表内芯悬于砝码之上，内芯上端有 2 至 5mm 的空间。

其三，升温速率设定。 共有两档升温速率，120℃/h 与 50℃/h，按所执行标准的规定选择。

其四，千分表调零。 每次试验时需要对千分表进行调零，方可进行试验。调零时轻轻旋动旋钮，使千分表置于零区，预置 3 至 5 分钟。

其五，启动工作。 当一切准备工作就绪后，试验开始。

其六，试验结束。 记录下温度；移开千分表及砝码，抬（升）起试验架，取下试样。注意不要把试样误入油池。

其七，降温。 采用气冷或水冷，也可自然冷却。冷却时，可抬起试样架或将试样架潜入油池。

其八，关闭主机电源、搅拌电机电源。

流程中较易出问题的是三个动作：砝码没放正、千分表没有预置就调零、取下试样时手滑落入油池。前两项影响数据，第三项影响设备与油液清洁，都需要在操作规范中写明并反复强调。

十二、影响试验结果的关键因素

以下因素在两类试验中都会影响读数，需要在操作与数据判读时逐项留意。

其一是升温速度。两档速度对应不同的温度建立过程，选错档位会系统性偏移结果，且同一批数据之间也无法比较。

其二是温度均匀性。油池内上下温差、搅拌速度是否匹配当前温度段、试样架是否在油面以下等，都会让试样实际承受的温度与显示温度出现偏差。

其三是载荷是否正确。热变形试验的载荷需按试样尺寸计算，维卡试验的载荷需按标准的 A 法或 B 法选定，两者混淆或砝码放偏都会改变受力状态。

其四是试样制备。试样的厚度、宽度、表面平整度、是否有内应力与气泡，都会影响结果。热变形试样尤其要注意条形的尺寸一致性与边部是否光洁；维卡试样要注意上下表面平行、厚度均匀。

其五是装夹与对位。压头是否正对试样中部、试样是否充分贴合支撑、负载杆是否顺畅无卡滞，都会影响形变读数的真实性。

其六是调零与预置。零点的确定方式和预置时长会影响起始位置的准确性，进而影响特征温度对应的位移判断。

其七是试样数量与平行性。设备一次可试验三个试样，三个结果之间的分散程度反映的是材料均匀性与操作一致性；如果三个试样分散过大，应先排查装夹与试样制备，再讨论材料本身。

其八是冷却与热历史。前一次试验结束后的降温方式与试样在油中停留时间，会让油池温度、硅油状态与设备热惯性发生变化，影响下一次试验的温度建立过程。

十三、试验数据的记录与判读

这类试验的结果是"温度—形变"关系上的一个特征点，因此记录时至少需要留下四项信息：试样编号与制备条件、所用升温速度与载荷、零点确定方式与预置时间、特征温度值。

判读时有几点需要注意。热变形温度与维卡软化点温度都是"条件性指标"，离开载荷与升温速度谈数值没有意义，所以给出结果时必须把条件一并写出。同一材料的一批试样，若三个平行样的温度差异超出设备温度误差与试验方法允许的范围，应视为该批结果不可用，需重新制样复测。

数据用于合格判定时，应回到材料标准或产品标准中去找限值与试验条件；设备的作用是取得符合方法标准的数据，合格与否的结论由产品标准给出。资料中另附有制造检测所依据的标准年号，用于说明设备设计的对应关系，实际报告中的标准号应写现行的有效版本。

十四、日常维护与保养

设备的稳定性和数据的一致性，很大程度上取决于日常维护是否到位。

其一，加热介质的管理。甲基硅油在使用中会氧化、变稠、变色，杂质的积累也会影响传热与观察。应按使用频次定期检查油液状态，出现明显变色、气味或黏度变化时更换，并保持油位在规定范围内。

其二，油池与试样架的清洁。取下试样后应检查油池内是否落入碎屑或试样残片，试样架与导向部位保持清洁、动作顺畅，避免卡滞导致载荷传递失真。

其三，传感器与千分表的保养。温度传感器与光栅千分表属精密件，装卸时应轻拿轻放；千分表内芯与砝码之间留出的 2 至 5mm 空间需保持，不允许顶死。长期不用时应按设备要求放置。

其四，搅拌与加热组件的检查。搅拌电机的运转是否平稳、旋钮调节是否有效、加热功率输出是否正常，都应定期确认；冷却水路的通畅性同样需要检查，避免水冷段失效。

其五，电气与环境。设备需在符合电源条件（AC220V±10% 20A 50Hz）的环境中使用，接地可靠，周围留有散热与操作空间。

其六，包装与运输。资料在注意事项中明确：该仪器初始的包装材料需小心保存；若仪器由于任何原因必须返修，必须将其装入原纸箱中以防运输途中损坏。这一条对重量 180Kg 的落地式设备尤其重要。

其七，安装与调试。此类设备涉及加热、升降与精密测量，安装与初始调试应安排具备相应条件的人员按说明书执行，调试完成后建议留存记录，便于后续比对。

十五、典型应用场景

这台设备的应用场景，基本围绕"高分子材料的热性能评价"展开。

其一是塑料原料与改性料的评价。塑料、改性塑料在配方调整后，热变形温度与维卡软化点温度是判断耐热等级是否变化的直接依据。

其二是管材与管件产品。硬聚氯乙烯（PVC-U）类管材及管件的维卡软化温度有专门的方法标准，是此类产品出厂与型式检验的常规项目。

其三是橡胶与弹性体。橡胶类材料在受热后的软化行为与其使用温度上限相关，维卡软化点温度可为选材提供参考。

其四是尼龙与工程塑料件。尼龙件在吸湿与受热条件下的形变倾向，是结构件设计中需要交代的性能项。

其五是电绝缘材料。绝缘材料在发热部件附近长期工作，其热变形温度关系到绝缘结构与尺寸稳定性。

其六是科研单位与院校的材料研究。新配方、新工艺、新填料体系的对比试验，往往以这两个温度指标作为初筛数据。

其七是来料检验与供应商对比。同一牌号不同批次的原料，通过热变形温度与维卡软化点温度可以快速判断是否存在异常。

其八是成型工艺的匹配。注塑件、挤出件在使用环境中承受的温度与受力状态，需要与材料的热变形温度相匹配，选材阶段的这一数据直接影响设计余量。

十六、热变形维卡测试设备的发展趋势

从这类设备的演进看，几个方向比较清晰。

其一是测量元件数字化。由指针式百分表向光栅千分表过渡，读数数字化后便于与温度数据同步采集，也便于形成曲线与电子记录。RBWK-300B 的配置中即采用光栅千分表三块。

其二是温度控制精细化。两档升温速度是标准规定的基本要求，设备在温度建立速度、均匀性与显示精度上的差别，决定了平行试验的一致性水平。

其三是试验效率与工位数量。一次可试验三个试样的设计，实质是提高单位时间内的数据产出并改善平行性判断，这一思路在多工位机型上会继续强化。

其四是操作的自动化程度。试样架自动升降、升温速率设定与试验流程的联动，减少人工干预环节，也降低了高温段操作的安全风险。

其五是数据管理。试验条件、特征温度与平行样数据的记录与归档，正在从手工表格走向设备端留存，便于复现与追溯。

十七、结语

热变形维卡软化点测试仪 RBWK-300B 面向的是高分子材料耐热性能的常规测定。它把热变形温度与维卡软化点温度两类试验集成在同一台主机上，通过更换压头与选配砝码在两种方法间切换，一次可试验三个试样，温度范围覆盖室温至 300℃，提供两档标准升温速度，并用光栅千分表读取形变。

从使用角度看，这类设备的价值不只在测出一个温度数值，更在于把试验条件锁定下来，让不同批次、不同配方、不同供应商的数据能够放在一起比较。因此操作规范的执行、介质的维护、压头与砝码的正确选配、千分表的调零与预置，才是保证数据可用的关键环节。

实际选型与试验时，建议以设备铭牌、出厂资料与随机使用说明书为准，标准编号以现行有效版本为准，材料合格判定以相应产品标准的规定为准。

附：主要配置

• 试验主机一台

• 温度传感器一只

• 光栅千分表三块

• 热变形及维卡测头各三套

以上配置项目按资料原文列出，未作改动。