本篇為您介紹的是高分子聚合物沖擊性能的測試，主要是從實(shí)驗(yàn)設(shè)備、原材料及實(shí)驗(yàn)步驟等方面介紹簡支梁沖擊實(shí)驗(yàn)與懸臂梁梁沖擊實(shí)驗(yàn)。更多內(nèi)容，請閱讀全文。


（一）簡支梁沖擊實(shí)驗(yàn)

  對硬質(zhì)高分子材料施加一次沖擊負(fù)荷使試樣破壞，記錄下試樣破壞時(shí)或過程中單位試樣截面積所吸收的能量，即沖擊強(qiáng)度，來衡量材料沖擊韌性。簡支梁梁沖擊實(shí)驗(yàn)(GB1093)是其中的一種。所有的沖擊實(shí)驗(yàn)均應(yīng)按GB 2918規(guī)定，在（23 ℃）、常濕下進(jìn)行試樣環(huán)境調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)間不少于4h.
 

  1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原材料

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備: 擺動撞擊試驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)為擺錘式，并由擺錘、試樣支座、能量指示機(jī)構(gòu)和機(jī)體等主要構(gòu)件組成能量指示試樣破壞過程中所吸收的沖擊能量。
（2）原材料試樣： 注塑標(biāo)準(zhǔn)件，屬于I型，對應(yīng)尺寸長度l =120mm 2,寬度b=15 0.5mm,厚度d=10 0.5mm,以及相對相應(yīng)的支撐線間距離為70mm.

 

2、 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）分別測量無缺口試樣中部邊緣和試樣端部中心位置的寬度和厚度，并取其平均值為試樣的寬度和厚度。準(zhǔn)確至0.02mm。
（2）根據(jù)試樣破壞時(shí)所需的能量選擇擺錘，使消耗的能量在擺錘總能量的10％～85%范圍內(nèi)。若符合這一能量范圍不止一個(gè)擺錘時(shí)應(yīng)該用最大能量的擺錘。
（3）調(diào)節(jié)能量度盤指針零點(diǎn)，使它在擺錘處于起始位置時(shí)與主動針接觸。進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，保證總摩擦損失不超過規(guī)定值。
（4）抬起并鎖住擺錘，把試樣按規(guī)定放置在兩支撐塊上，試樣支撐面緊貼在支撐塊上，使沖擊刀刃對準(zhǔn)試樣中心。
（5）平穩(wěn)釋放擺錘，從度盤上讀取試樣吸收的沖擊能量。
（6）試樣無破壞的沖擊值應(yīng)不作取值，實(shí)驗(yàn)記錄為不破壞或NB。試樣完全破壞或部分破壞可以取值。
（7）如果同種材料觀察到一種以上的破壞類型，須在報(bào)告中表明每種破壞類型的平均沖擊值和試樣破壞的百分?jǐn)?shù)。不同破壞類型的結(jié)果不能進(jìn)行比較。


3、注意事項(xiàng)：

（1）在實(shí)驗(yàn)中有哪些因素會影響測定結(jié)果？

樣條的制備或切取過程的參數(shù)，如切割的速率、刀具的銳角；測量過程旋轉(zhuǎn)軸心到擺錘打擊中心的距離與旋轉(zhuǎn)軸心至試樣中心距離之差的大?。粩[錘瞎掰時(shí)刀刃通過兩支座間中央偏差的大??；刀刃打擊試樣平面時(shí)的接觸線與試樣長軸線的垂直度；試樣支座是否水平；機(jī)體的質(zhì)量是否足夠；測試時(shí)瞬間的風(fēng)速等。

（2）缺口試樣與無缺口試樣的沖擊實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何不同？哪些試樣應(yīng)采用缺口試樣或有無缺口試樣都應(yīng)測試？
無缺口試樣斷裂面在中間部位剪切應(yīng)力最大在此斷裂，而缺口試樣則是在缺口應(yīng)力集中且受剪切應(yīng)力最大在此處斷裂，同種材料，幾何形狀相同的樣條無缺口試樣的沖擊強(qiáng)度比缺口試樣大，實(shí)驗(yàn)中可以看到儀器讀數(shù)不同；試樣可用帶缺口的和無缺口的兩種。采用帶缺口試樣的目的是使缺口處試樣的截面積大為減小，受沖擊時(shí)，試樣斷裂一定發(fā)生在這一薄弱處，所有的沖擊能量都能在這局部的地方被吸收，從而提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
這種情況下，計(jì)算沖擊強(qiáng)度時(shí)，試樣的厚度d指的是缺口處試樣的剩余厚度。 在使用過程，容易受到?jīng)_擊的材料，缺口試樣的沖擊強(qiáng)度比較重要，另外在受到?jīng)_擊過程容易產(chǎn)生大量銀紋的材料也要測缺口沖擊強(qiáng)度。

 

4、分析討論

材料的抗沖強(qiáng)度是一個(gè)工藝上很重要的指標(biāo)，是材料在高速沖擊狀態(tài)下的韌性或?qū)嗔训挚鼓芰Φ牧慷?。與材料的其他極限性能不向，它是指某一標(biāo)準(zhǔn)試樣在斷裂時(shí)單位面積上所需要的能量，而不是通常所指的“斷裂應(yīng)力”。其值與高速拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線下的面積成正比?？箾_強(qiáng)度不是材料的基本參數(shù)，而是一定幾何形狀的試樣在特定試驗(yàn)條件下韌性的一個(gè)指標(biāo)。沖擊韌性值是反映材料抵抗沖擊載荷的綜合性能指標(biāo)，它隨著試樣的絕對尺寸﹑缺口形狀﹑試驗(yàn)溫度等的變化而不同。缺口試樣的制取，影響到材料的應(yīng)力集中情況，溫度上升，沖擊性能變好。

 

  （二）懸臂梁梁沖擊實(shí)驗(yàn)

對硬質(zhì)高分子材料施加一次沖擊負(fù)荷使試樣破壞，記錄下試樣破壞時(shí)或過程中單位試樣截面積所吸收的能量，即沖擊強(qiáng)度，來衡量材料沖擊韌性。懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)(GB1043)是其中的一種。所有的沖擊實(shí)驗(yàn)均應(yīng)按GB 2918規(guī)定，在（23 ℃）、常濕下進(jìn)行試樣環(huán)境調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)間不少于4h.

 

 1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原材料

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備
懸臂梁沖擊機(jī),擺錘式懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)具有剛性結(jié)構(gòu)，能測量破壞試樣所吸收的沖擊能量W，其值為擺錘初始能量與擺錘在破壞之后剩余能量的差。
擺錘 沖擊刃是半徑為（0.8 0.2）mm的圓柱面。
試樣支座為固定夾具和活動夾具組成的虎鉗。
（2）實(shí)驗(yàn)原料: 樣條 寬b=10mm 長80mm。

 

  2、實(shí)驗(yàn)步驟
（1）制作試樣，用缺口制樣機(jī)切出2mm的切口；
（2）測量試樣中部厚度或缺口試樣剩余寬度b , 精確到0.02mm
（3）檢查實(shí)驗(yàn)機(jī)是否有規(guī)定的沖擊速度和正確的能量范圍，破斷試樣吸收的能量在擺錘容量的10％至80％范圍內(nèi)。若有幾個(gè)擺錘都能滿足這些要求時(shí)，應(yīng)選擇其中容量最大的擺錘。
（4）進(jìn)行空實(shí)驗(yàn)，記錄所測得的摩擦損失，該能量損失不得超過規(guī)定的值。
（5）抬起并鎖住擺錘，把試樣放在虎鉗中，按要求夾住試樣。測定缺口試樣時(shí)，缺口應(yīng)擺在沖擊刃的一邊。
（6）釋放擺錘，記錄試樣所吸收的重機(jī)能，并對其摩擦損失進(jìn)行修正
（7）計(jì)算并求平均值

 

  3、注意事項(xiàng)：
（1）影響懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差因素有哪些？
缺口試樣的形狀與標(biāo)準(zhǔn)試樣的偏差；缺口加工刀尖的精度及進(jìn)給的速率，測試的精度；樣條制備和缺口加工時(shí)對材料內(nèi)應(yīng)力的影響；擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)的精度，讀數(shù)的誤差大?。粶y試環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)的偏差等；
（2）正置缺口和反置缺口沖擊的區(qū)別是什么？如何確定使用何種方式進(jìn)行沖擊？
正置缺口擺錘刃直接沖擊缺口，反置缺口則是從背面沖擊缺口；反置沖擊強(qiáng)度可能比較小，因?yàn)榉粗脮r(shí)，缺開的應(yīng)力集中更大；取決于材料實(shí)際的使用環(huán)境；
（3）如果試樣上的缺口是機(jī)械加工而成，加工過程中，哪些因素會影響測定結(jié)果？如何影響？
缺口加工刀尖的精度，精度高誤差??；進(jìn)給的速率大，易使缺口變形，精度變低；主動速度大而進(jìn)給速度小，材料受力比較均勻變形量減少；
（4）懸臂梁和簡支梁沖擊時(shí)，試樣受到的作用力有和區(qū)別？選擇使用使用這兩種方法的依據(jù)是什么？
懸臂梁一端為固定支座，另一端自由的梁，在固定支座處受到的彎矩最大；簡支梁一端為鉸支座，另一端為可動鉸支座的梁，在兩支座中間受到的彎矩最大；實(shí)際使用過程作為懸臂梁使用的應(yīng)采用懸臂梁沖擊試驗(yàn)，作為簡支梁使用的應(yīng)采用簡支梁沖擊試驗(yàn)。

  4、分析討論：

高分子材料沖擊試驗(yàn)使用的樣條從不同的方向選取，這是應(yīng)為高分子的聚集態(tài)有晶態(tài)和非晶態(tài)之分，高聚物的形態(tài)比小分子形態(tài)的有序程度差很多，存在很多缺陷，但高聚物的非晶態(tài)卻比小分子液態(tài)的有序程度高，這是因?yàn)楦叻肿拥拈L短是由結(jié)構(gòu)單元通過化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)而成的，所以沿著主鏈方向的有序程度必然高于垂直于主鏈方向的又序程度，尤其是經(jīng)過受力變形后的高分子材料更是如此，因此實(shí)驗(yàn)至少兩方向選取原材料樣條，且需保證缺口加工過程變形范圍足夠窄。
 

廣東聚石化學(xué)股份有限公司是一家擁有22年銷售、研發(fā)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的改性塑料企業(yè)，具備年產(chǎn)10萬噸改性塑料的生產(chǎn)能力，擁有環(huán)保改性聚烯烴材料、改性工程塑料和功能母粒等200多個(gè)牌號的產(chǎn)品。產(chǎn)品均通過IATF16949質(zhì)量管理體系認(rèn)證、通過美國UL認(rèn)證，符合歐盟委員會RoHs標(biāo)準(zhǔn)；且廣泛應(yīng)用于汽車、智能家電、燈飾、環(huán)保電纜、OA設(shè)備、通信電子、衛(wèi)材塑料、電視機(jī)、涂料等行業(yè)。

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