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摆锤冲击试验的影响因素

2023-09-06 10:30:46

  冲击试验是一种适用性试验,一般用于评价材料在高速载荷下的韧性或抗断裂能力。分为摆锤冲击试验(包括简支梁和悬臂梁)、跌落冲击试验(落球)和高速拉伸冲击试验。不同的材料和不同用途的产品可以选择不同的测试方法。
  摆锤冲击试验方法是评价硬质热塑性模塑和挤出材料、硬质热固性模塑材料、纤维增强热固性和热塑性复合材料等非金属材料冲击韧性的重要手段。摆锤冲击试验的原理是将样品放置在冲击试验机规定的位置,使一定高度的摆锤自由下落,样品受到锤子的冲击而损坏。冲击强度用试样损坏时单位面积吸收的冲击能量来表示,以此来衡量材料的冲击韧性。
  经过大量的市场调研和分析,摆锤冲击试验的结果往往会偏离以下因素:
  冲击过程和测试仪器的影响
  冲击过程的影响
  撞击过程是一个能量吸收的过程。当能量达到裂纹产生和裂纹扩展所需的能量时,试样开始断裂,直至完全断裂成两部分。但是,单摆冲击试验机很难测出试样断裂所需的能量(吸收能)。在整个冲击试验过程中,通常会产生以下几种能量:
  (1)使样品发生弹性和塑性变形所需的能量。
  (2)使试样开裂、裂纹扩展和断裂所需的能量。
  (3)样品断裂后飞出所需的能量。
  (4)摆锤与支撑轴、摆锤叶片与样品之间的摩擦损失的能量。
  ⑤摆锤运动时试验机固有的能量损失,如空气阻尼、机械振动、指针旋转摩擦等。
  ① ②测试中要测两项,④ ⑤两项属于仪器本身的系统误差,所以测试机需要很好的维护和校正,测试中可以忽略。(3)第(3)项中样品的飞行能量有时在试验结果中占相当大的比重。例如,对于聚甲基丙烯酸甲酯材料的标准样品,断裂后的飞功约占冲压样品所消耗能量的50%,酚醛塑料约占40%。同时,对于相同的跨度,样品越厚,飞出功越大。因此,需要对这部分能量进行修正,尤其是对于冲击能耗较低的脆性材料。

冲击试验机

  冲击仪器本身系统误差的影响
  冲击仪的冲击速度、摆锤的截面角、支架的截面角、摆锤的能量精度、摆锤轴承处的摩擦损失等技术指标对测试结果有重要影响。
  02测试环境的影响
  测试温度的影响
  塑料的冲击强度很大程度上取决于温度。在低温下,冲击强度急剧下降。在玻璃化转变温度附近,冲击强度下降更明显。相反,在较高的试验温度下,冲击强度明显提高。
  测试湿度的影响
  湿度也会影响某些塑料的冲击强度。比如尼龙塑料,尤其是尼龙-66,在湿度大的情况下冲击强度会大大增加,在干燥的环境下是很低的。
  试验要严格按照材料试验标准和试验方法标准的要求进行,按照规定的温度、相对湿度和时间调整样品的状态,在规定的试验环境中进行冲击试验,这是保证试验结果准确的必要条件。
  03样品的影响
  样品制备的影响
  样品的制备或处理对冲击试验结果有很大影响。样品成型时,成型工艺条件影响结晶和取向,从而影响冲击性能;较高的加工温度引起热降解,加工条件不当也会形成弱的熔接痕,从而降低材料的冲击强度;冲击试件的制造缺陷(如内部气孔、杂质)、试件表面的加工工具痕迹,或者成型模具划伤等也会造成材料的局部应力集中,影响冲击试验结果。
  用相同材料和相同成型条件制备的样品厚度不同,样品的测量尺寸偏差也不同程度地影响测试结果。
  样品切口加工的影响
  缺口的深度的半径对冲击强度有明显的影响。缺口越深,冲击强度越低,而增加半径,冲击强度增加,缺口表面粗糙度对测试结果也有一定影响。
  高精度的样品缺口加工设备和尺寸测量是测试数据准确的重要保证。

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