塑膠懸臂樑衝擊試驗方法

衝擊強度常用來評價材料抵抗衝擊的能力或判斷材料的脆性或韌性程度，是塑膠材料在工程應用中的一項重要的效能指標，它反映了不同材料抵抗高速衝擊而致破壞的能力。為真實反映材料的抗衝擊性能，以便更好地研究不同塑膠的材料性質、設計相關產品或把控制品質量，需要對塑膠進行抗衝擊性能試驗，也就是測定材料在衝擊負荷作用下的衝擊強度。目前常用到的測試方法有懸臂樑衝擊方法和簡支梁衝擊方法。下面就首先根據GB/T1843和ISO180來介紹一下塑膠懸臂樑衝擊試驗方法。

一、適用範圍與注意事項

1、本方法適用於在確定條件下塑膠懸臂樑衝擊強度的測定。

2、本方法用於在標準條件下研究規定型別試樣的衝擊行為，並用於評估試樣在試驗條件下的脆性和韌性。

3、本方法適用於下述材料∶

①硬質熱塑性模塑和擠塑材料，包括填充和增強複合材料，還有未填充型別的材料；硬質熱塑性板材；

②硬質熱固性模塑材料，包括填充和增強複合材料；硬質熱固性板材，包括層壓板；

層壓板

③纖維增強熱固性和熱塑性複合材料，包括含有單向或非單向的增強材料，如氈、織物、紡織粗紗、短切原絲、複合增強材料、無捻粗紗、磨碎纖維及由預浸料製成的板材；

④熱致液晶聚合物。

4、本方法通常不適用於硬質泡沫材料及含有泡沫材料的夾層結構材料。缺口試樣通常不適用於長纖維增強的複合材料或熱致液晶聚合物。

5、本方法所需的試樣是模塑至所選尺寸的試樣，由標準多用途試樣（見GB/T 11997）的中部機加工製成的試樣，或由成品或半成品，如模塑件、層壓板、擠塑或澆鑄板材機加工製成的試樣。

6、用不同缺口或不同方法制備的試樣進行試驗，其結果是不可比較的。其他因素，如裝置的能量大小、衝擊速度和試樣的狀態調節也會影響試驗結果。因此，當需要資料比較時，應仔細地控制和記錄這些因素。

二、試驗原理

由已知能量的擺錘一次衝擊支撐成垂直懸臂樑的試樣，測量試樣破壞時所吸收的能量。衝擊線到試樣夾具為固定距離，對於缺口試樣，衝擊線到缺口中心線為固定距離（見圖1）。

圖1夾具、試樣（缺口）和衝擊刃衝擊示意圖

三、試驗裝置

1、塑膠擺錘衝擊試驗機

①萬測PIT501J塑膠擺錘衝擊試驗機

萬測PIT501J塑膠擺錘衝擊試驗機

懸臂樑衝擊試驗錘頭

塑膠擺錘衝擊試驗機是對塑膠、尼龍、橡膠、玻璃鋼、複合塑膠管材、電氣絕緣材料等非金屬材料在動負荷下抵抗衝擊性能進行檢驗的檢測儀器。本機按顯示方式可分為指標式、液晶式、微機式三種方式，操作簡便，工作效率高，既可以做簡支梁試驗，又可以做懸臂樑試驗和拉伸衝擊試驗，支座調節及更換方便，適用性強，是硬質塑膠生產廠家、塑膠管材生產廠家、質檢單位、科研所等必不可少的檢測儀器。

②萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑膠擺錘衝擊試驗機

萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑膠擺錘衝擊試驗機

萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑膠擺錘衝擊試驗機主要用於對金屬薄板、塑膠、尼龍、橡膠、玻璃鋼、複合塑膠管材、電氣絕緣材料等抗衝擊性能試驗。該機採用伺服電機驅動自動揚擺、掛擺，自動衝擊，衝擊試樣後再次自動取擺衝擊過程並自動採集資料；採用氣動剎車及衝擊脫銷放擺，衝擊按鈕採用雙按鈕雙手同步操作，具有急停、斷電自動剎車等一系列安全性操作設計。編碼器採用進口品牌無軸編碼器，無摩擦、資料準確、解析度高。裝置除常規的簡支梁/懸臂樑衝擊試驗外亦可根據客戶要求做適當的擴充套件試驗功能。

2、測微計和量規

用精度0。02 mm的測微計或量規測量試樣的主要尺寸。為了測量缺口試樣的bN（如圖1示意）尺寸，應在測微計上安裝一個測量頭，其寬度為 2～3 mm，其剖面應適合缺口的形狀。

四、試樣製取

1、試樣製備

①模塑和擠塑材料

材料應按相關的材料標準制備，若沒有這種標準或另有規定外，試樣應該按GB/T 9352、GB/T 17037。1、GB/T 5471或ISO 10724-1相應的標準直接壓塑或注塑，或者由材料壓塑或注射的板材機加工而成。試樣也可由符合GB/T 11997 A型多用途試樣切割而成。

②板材

試樣應按 ISO 2818由板材機加工而成，儘可能使用A型缺口。測試時，無缺口試樣的機加工表面不應處於拉伸狀態。

③長纖維增強材

應按ISO 1268製成平板或按其他標準方法或協商的方法制備。試樣應按ISO 2818機加工而成。

圖2 衝擊方向的命名圖

④檢查

試樣不應翹曲、相對錶面應互相平行，相鄰表面應相互垂直。所有表面和邊緣應無刮痕、麻點、凹陷和飛邊。

應用直尺、直角尺和平板目測或用測微計測量試樣是否符合上述的要求，如有一項達不到要求，則試樣應報廢或在試驗前加工成符合要求的試樣

⑤缺口的加工

應按ISO 2818機加工方法制備缺口。切削齒的形狀能將試樣切削出圖3所示的試樣缺口形狀，切削齒的剖面應與其主軸成直角。缺口的形狀應定期檢查。

如果受試材料有規定，可使用模塑缺口試樣，測試結果同機加工缺口試樣結果不可比。缺口的形狀應定期檢查。

圖3 缺口型別

2、各向異性材料

某些板材隨板材方向的不同，可能具有不同的衝擊性能。對於這種板材應按平行和垂直某一特徵方向分別切取一組試樣。板材的特徵方向可目視觀察或由生產方法推斷。

3、形狀和尺寸

①通則

試樣尺寸見表1。需要時，使用可對稱地將試樣的長度減至63。5 mm。缺口的縱向總是平行於厚度 h。

表1 方法名稱、試樣型別、缺口型別和缺口尺寸

②模塑和擠塑材料

按表1的規定及圖3所示，試樣應使用一種型別的缺口，缺口應處於試樣的中間。優選的缺口型別是A型，如果要獲得材料缺口敏感性的資訊，應試驗A型和B型缺口的試樣。

③板材，包括長纖維增強的材料

推薦的厚度h為4mm，如果試樣是從板材或構件上切取的，其厚度應與板材或構件的原厚相同，至多不超過10。2 mm。

當板材的厚度均勻，並且只含有一種規則分佈的增強料，當其厚度大於10。2 mm時，則從板材一面機加工到10。2mm±0。2mm。試驗無缺口試樣，為了避免表面的影響，試驗中應使試樣原始表面處於拉伸狀態。

試驗時衝擊試樣的側面，衝擊方向平行於板平面，只是在h=b=10 mm時，才可平行或垂直於板面進行試驗（見圖2）。

4、試樣數量

除受試材料標準另有規定，一組試樣應為10個。當變異係數（見ISO 2602）小於5%時，測試5個試樣即可。

如果在垂直和平行方向試驗層壓材料，則每個方向應試驗10個試樣。

5、狀態調節

除非受試材料標準另有規定，試驗應按GB/T 2918在23℃和50%相對溼度下至少狀態調節16 h，或按有關各方協商的條件。缺口試樣應在缺口加工後計算狀態調節時間。

五、試驗步驟

1、除有關方面同意採用別的條件，如在高溫或低溫下試驗外，都應在與狀態調節相同的環境中進行試驗。

2、測量每個試樣中部的厚度h和寬度b或缺口試樣的剩餘寬度bN，精確至0。02 mm。試樣是注塑時，不必測量每一個試樣尺寸。只要確保是表1所列出的尺寸，一組中只測量一個試樣即可。使用多模腔模具時，要保證每個模腔中試樣的尺寸都是相同的。

3、確定試驗機是否有規定的衝擊速度和合適的能量範圍，沖斷試樣吸收的能量應在擺錘標稱能量10%至80%範圍內。如果不止一個擺錘符合這些要求，應選擇其中能量最大的擺錘。

4、按GB/T 21189測定摩擦損失和修正的吸收能量。

5、抬起並鎖住擺錘，按如圖2所示安裝試樣，注意某些塑膠對夾持力很敏感，當試驗這類材料時，應以標準化的夾持力方式，並在試驗報告中註明夾持力的大小。可採用經校準的轉矩扳手或在虎鉗加緊的螺絲上配以氣動或液壓裝置來控制夾持力。當測定缺口試樣時，缺口應在擺錘衝擊刃的一側。

6、釋放擺錘，記錄被試樣吸收的衝擊能量，並對其摩擦損失等進行必要的修正。 7、用以下字元命名衝擊的四種類型：

C——完全破壞∶試樣斷開成兩段或多段。

H——鉸鏈破壞∶試樣沒有剛性的很薄表皮連在一起的一種不完全破壞。

P——部分破壞∶除鉸鏈破壞外的不完全破壞。

N——不破壞∶未發生破壞，只是彎曲變形，可能有應力發白的現象產生。

六、

試驗結果計算和表示

1、無缺口試樣

懸臂樑無缺口衝擊強度aiU按式（1）計算，單位千焦每平方米（kJ/m2）：

2、缺口試樣

缺口試樣懸臂樑衝擊強度aiN按式（2）計算，單位為千焦每平方米（kJ/m2）：

3、統計引數

計算試驗結果的算術平均值，如果需要，可按ISO 2602給出的方法計算平均值的標準偏差。一組試樣出現不同型別的破壞時，應給出相關型別的試驗數目及計算各型別的平均值。

4、有效數字

計算一組試驗結果的算術平均值，取兩位有效數字。