高分子材料冲击试验Word文件下载.docx

高分子材料冲击试验Word文件下载.docx

《高分子材料冲击试验Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高分子材料冲击试验Word文件下载.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

0.8

0.1

注：

A型、B型、C型缺口的形状和尺寸分别见图7-1~图7-3。

图7-1A型缺口试样图7-2B型缺口试样

图7-3C型缺口试样

②板材试样板材试样厚度的3~13mm之间时取原厚。

大于13mm时应从两面均匀地进行机械加工到10±

0.5mm。

4型试样厚度须加工到13mm。

当使用非标准厚度试样时，缺口深度与试样厚度尺寸之比也应分别满足表7-2的要求。

当厚度小于3mm的试样不做冲击实验。

（2）试样制备

①模塑料或挤出料按受试材料的产品标准规定制备试样。

若产品标准没有规定，可按GB5471和GB9352制备试样。

I型试样可以从标准多用途试样上切取。

②板材板材试样是将板材进行机械加工制备。

试样缺口可在铣床、刨床或专用缺口加工机上加工。

加工刀具应无倾角，工作后角为15°

~20°

。

推荐刀尖线速度约为90~185m/min，进给速率为10~130mm/min。

检查刀具的锐度，如果半径和外形不在规定范围内，应以新磨的刀具更换。

③层压材料压层材料应在使冲击方向垂直于层压方向（板面方向）和平行于层压方向（板边方向）上各切取一组试样。

如果受试材料的产品标准有规定，可用带模塑缺口的试样。

模塑缺口试样和机械加工缺口的试样实验结果不能相比。

除受试材料的产品标准另有规定外，每组试样数应不少于10个。

各向异性材料应从垂直和平行于主轴的方向上各切取一组试样。

本次试验试样是用多型腔模具注塑成型的共聚聚丙烯（CPP,MFR=1~5g/10min）长条试样作为无缺口试样，在CPP长条试样上用机械加工方法铣出U形缺口的长条作为缺口简支梁冲击试样。

（3）实验设备

①实验机实验机应为摆锤式，并由摆锤、试样支座、能量指示机构和机体等主要构件组成。

能指示试样破坏过程中所吸收的冲击能量。

实验机应具备表7-3所示的特性参数。

并应定期由国家计量部门对这些参数进行检定。

表7-3摆锤冲击实验机特性参数

冲击能量/J

冲击速度

允许最大摩擦损失/%

校正后允差/J

基本速度/（m/s）

极限偏差/%

2.0

4.0

2.9

0.01

0.02

7.5

15.0

25.0

50.0

3.8

0.10

②摆体摆体是实验机的核心部分，它包括旋转轴、控杆、摆锤和冲击刀刃等部件。

旋转轴心到摆锤打击中心的距离与旋转轴心至试样中心距离应一致，两者之差不应超过后者的±

1%。

冲击刀刃规定夹角为30°

1°

，端部圆弧半径为（2.0±

0.5）mm。

摆锤下摆时，刀刃通过两只座间的中央偏差不得超过±

0.2mm，刀刃应与试样的打击面接触。

接触线应与试样长轴线相垂直，偏差不超过±

2°

③试样支座为两块安装牢固的支撑块，能使试样成水平，其偏差在1/20以内。

在冲击瞬间应能使试样打击面平行于摆锤冲击刀刃，其偏差在1/200以内。

两支撑块的位置应可调节，其间隔应能足表1的要求。

支撑刃前角为5°

后角为10°

，端部弧半径为1mm。

标准试样冲击刀刃和支座尺寸相互关系见图7-4。

图7-4标准试样的冲击刀刃和支座尺寸

1—试样；

2—冲击方向；

3—冲击瞬间摆锤位置；

4一下支座；

5—冲击刀刃；

6—支撑块

④能量指示机构能量指示机构包括指示度盘和指针。

应为亮度盘的摩擦、风阻损失和示值误差做标准的校正。

⑤机体机体为刚性良好的金属框架，并牢固地固定在质量至少为所用最重摆锤质量40倍的基础上。

（4）实验步骤

①对于无缺口试样，分别测量试样中部边缘和试样端部中心位置的宽度和厚度，并取其平均值为试样的宽度和厚度。

准确至0.02mm。

缺口试样应测量缺口处的剩余厚度，测量时应在缺口两端各测一次，取其算术平均值。

②根据试样破坏时所需的能量选择摆锤，使消耗的能量在摆锤总能量的10%~85%范围内。

若符合这一能量范围的不止一个摆锤时，应该用最大能量的摆锤。

③调节能量度盘指针零点，使它在摆锤处于起始位置时与主动针接触。

进行空白实验，保证总摩擦损失不超过表7-3的数值。

④抬起并锁住摆锤，把试样按规定放置在两支撑块上，试样支撑面紧贴在支撑块上，使冲击刀刃对准试样中心，缺口试样刀刃对准缺口背向的中心位置。

⑤平稳释放摆锤，从度盘上读取试样吸收的冲击能量。

⑥试样无破坏的冲击值应不作取值，实验记录为不破坏或NB。

试样完全破坏或部分破坏的可以取值。

⑦如果同种材料可以观察到一种以上的破坏类型，须在报告中标明每种破坏类型的平均冲击值和试样破坏的百分数。

不同破坏类型的结果不能进行比较。

（5）实验结果计算和表示

①无缺口试样简支梁冲击强度a（kJ/m2）

（7-1）

式中A——试样吸取的冲击能量，J；

b——试样宽度，mm；

d——试样厚度，mm。

②缺口试样简支梁冲击强度

（kJ/m2）

（7-2）

式中

——缺口试样吸收的冲击能量，J；

——试样宽度，mm；

——缺口试样缺口处剩余厚度，mm。

③标准偏差S

（7-3）

——单个测定值；

——一组测定值的算术平均值；

ｎ——测定值个数。

④变异系数CV%

（7-4）

⑤如果需要计算相对冲击强度，其结果以百分比表示。

⑥计算10个试样实验结果的算术平均值、标准偏差和变异系数。

全部计算结果以两位有效数字表示。

（6）实验报告

①材料名称、规格、来源、制造厂家。

②试样的制备及缺口加工方法、取样方向。

③试样的类型、尺寸和缺口类型。

④试样状态调节。

⑤摆锤的最大能量、冲击速度。

⑥缺口试样或无缺口试样冲击强度的算术平均值、标准偏差和变异系数。

⑦试样的破坏类型及试样破坏百分率。

⑧如果同样材料观察到一种以上的破坏类型，须报告每种破坏类型的平均冲击值及破坏百分率。

⑨解答思考题。

（7）思考题

①在实验中哪些因素会影响测定结果？

②缺口试样与无缺口试样的冲击实验现象有何不同？

哪些试样材料应采用缺口试样或有无缺口两种试样都应测试？

7.4塑料悬臂梁冲击实验

（1）原材料试样最佳试样为I型试样，长L=80mm，宽b=10.00mm。

①模塑和挤塑料应采用A型或B型缺口试样，如表7-4和图7-5所示。

最佳缺口为A型±

，如果要获得材料对缺口敏感性的信息，应实验A型和B型缺口试样。

表7-4方法名称、试样类型、缺口类型和尺寸

方法名称

缺口底部半径rN/mm

缺口底部的剩余宽度bN/mm

GB1843/1U

GB1843/1A

GB1843/1B

I

无缺口

—

0.25±

1±

8.0±

A型缺口B型缺口

缺口底部半径rN=（0.25±

0.05）mm缺口底部半径rN=（1±

0.05）mm

图7-5缺口半径

除受试材料标准另有规定，一组应测试10个试样，当变异系数小于5%时，测试5个试样。

②试样制备

a．试样制备应按照GB5471、GB9352或材料有关规范制备试样。

I型试样可按GB11997方法制备的A型试样的中部切取。

b．板材用机械加工制备试样应尽可能采用A型缺口的I型试样。

无缺口试样的机加工面不应面朝冲锤。

c．各向异性的板材需从板材的纵横两个方向各取一组试样。

d．试样缺口可在铣床、刨床或专用缺口加工机上加工。

切削齿的形状应能将试样切削出图7-5所示缺口的形状，切削齿的剖面应与它的主轴线垂直。

推荐刀尖线速度为90~185m/min，进给率为10~130mm/min。

检查刀具的锐度，如果刀尖半径和形状不在规定的范围内，要及时更换刀具。

如果受试材料规定，可使用模塑缺口试样，测试结果同机加工试样测试结果不可比。

本次实验试样是用多型腔模具注塑成型的共聚聚丙烯（CPP，MFR=1~5g/10min）长条试样经机械加工方法铣出V型缺口的长条作为缺口悬臂梁冲击试样。

（2）实验设备

①实验机摆锤式悬臂梁冲击实验机应具有刚性结构，能测量破坏试样所吸收的冲击能量W，其值为摆锤初始能量与摆锤在破坏试样之后剩余能量的差。

应对该值进行摩擦和风阻损失的校正（见表7-5）。

表7-5摆锤冲击实验机的特性

能量E（公称的）

/J

冲击速度V0

/（m/s）

无试样时的最大摩擦损失

有试样经校正后的允许误差

2.75

5.5

11.0

22.0

3.5（±

10%）

0.03

②摆锤摆锤转轴中心应水平，冲击刃是半径为（0.8±

0.2）mm的圆柱面。

冲击刃的轴线应水平，并垂直于摆锤的运动平面。

摆锤在整个冲击过程中应与试样的整个被冲击面接触。

其接触线应与试样的纵轴线垂直，偏差在±

范围内。

③摆锤旋转轴到试样中心冲击点之间的距离应在Lp±

1%的范围内。

摆长Lp（m）可由摆锤小振幅振动周期T实验测定，按下式计算：

（7-5）

式中gn——自由落体的标准加速度（其值为9.81m/s2），m/s2；

T——摆锤往复一次摆动的时间，可由至少50次连续摆动来确定（已知精度为1/2000，摆动角度离开中心每侧应小于5°

）。

图7-6缺口试样冲击处、虎钳支座、试样及冲击刃位置图

1—冲击刃半径R1=（0.8±

0.2）mm；

2一与试样接触的夹具面；

3一夹具棱圆角半径R2=（0.2±

0.1）mm

④试样支座为固定夹具和活动夹具组成的虎钳。

夹具的夹持面应平行，偏差在±

0.025mm以内。

虎钳所夹持的试样长轴线铅直，与虎钳顶面垂直（见图7-6）。

虎钳夹具的顶棱圆角半径为（0.2±

0.1）mm。

当缺口试样夹在虎钳中时，其顶部平面即为缺口角平分面，偏差在0.2mm以内。

调整虎钳，使试样位于冲击刀刃的中心，偏差在±

0.5mm以内，并且刀刃中心离虎钳顶面的距离为22±

0.2mm。

应避免虎钳在夹持试样和实验过程中产生松动。

（3）实验步骤

①除有关方面同意采用别的条件如在高温或低温实验外，都应在与状态调节相同的环境中进行实验。

②测量每个试样中部的厚度和宽度或缺口试样的剩余宽度bN，精确到0.02mm。

③检查实验机是否有规定的冲击速度和正确的能量范围，破断试样吸收的能量在摆锤容量的10%至80%范围内。

若表7-3所列的摆锤中有几个都能满足这些要求时，应选择其中能量最大的摆锤。

④进行空白实验，记录所测得的摩擦损失，该能量损失不得超过表7-5规定的值。

如果摩擦损失小于或等于表7-5所规定的值，此值才可用在修正吸收能量的计算中，如果超过表7-5所规定的值，就应仔细检查其原因并对实验机进行校正。

⑤抬起并锁住摆锤，把试样放在虎钳中，按图7-6所示的要求夹住试样（也称正置试样冲击）。

测定缺口试样时，缺口应在摆锤冲击刃的一边。

⑥释放摆锤，记录试样所吸收的冲击能，并对其摩擦损失等进行修正（见表7-5）。

⑦试样可能会有四种破坏类型，完全破坏（试样断开成两段或多段）、铰链破坏（断裂的试样由没有刚性的很薄表皮连在一起的一种不完全破坏）、部分破坏（除铰链破坏外的不完全破坏）和不破坏。

测得的完全破坏和铰链破坏的值用以计算平均值。

在部分破坏时，如果要求部分破坏的值，则以字母P表示。

完全不破坏时以NB表示，不报告数值。

⑧在同一样品中，如果有部分破坏和完全破坏或铰链破坏时，应报告每种破坏类型的算术平均值。

⑨将试样用反置冲击方式，重复实验步骤③至⑧。

（4）实验结果计算和表示

①无缺口试样悬臂梁冲击强度aiu（kJ/m2）

（7-6）

式中W——破坏试样所吸收并经过修正后的能量，J；

h——试样厚度，mm；

b——试样宽度，mm。

②缺口试样悬臂梁冲击强度aiN（kJ/m2）

（7-7）

式中W——破坏试作所吸收并经修正后的能量，J；

bN——试样缺口底部的剩余宽度，mm。

③计算一组实验结果的算术平均值，取两位有效数字。

在一种样品中存在不同的破坏类型时，应注明各种破坏类型试样数目和算术平均值。

④标准偏差s

（7-8）

式中s——标准偏差；

——组测定值的算术平均值；

n——测定个数。

（5）实验报告实验报告应包括下列内容：

①材料的名称、型号、来源、制造代号、等级、形式等；

②冲击速度；

③摆锤公称能量；

④试样的制备方法；

⑤如果材料为成品或半成品，应注明试样在成品或半成品中的方位；

⑥试样数目；

⑦试样状态调节和实验的标准环境，以及受试材料或产品标准所要求的特殊处理；

⑧观察到的破坏类型；

⑨单个实验结果；

⑩悬臂梁冲击强度的算术平均值并报告破坏类型；

如果有要求时，报告平均值的标准偏差及95%置信区间；

实验日期及实验人员；

解答思考题。

（6）思考题

①影响悬臂梁冲击实验结果误差的因素有哪些？

②正置缺口和反置缺口冲击的区别是什么？

如何确定使用何种方式进行冲击？

③如果试样上的缺口是机械加工而成，加工缺口过程中，哪些因素会影响测定结果？

如何影响？

④悬臂梁和简支梁冲击时，试样受到的作用力有何区别？

选择使用这两种方法之一的依据是什么？

7.5落锤冲击实验

落锤冲击实验适用于硬质塑料管材、管件、异型材、板材及硬质塑料零部件。

其具体方法分为A法和B法两种。

A法又称通过法，是采用一定质量的落锤在规定高度下冲击试样，一般用于产品的质量控制。

B法又称梯度法，是用变换冲击高度或落锤质量冲击试样的方法而获得冲击破坏能。

①试样形状及尺寸

a．管材管材公称外径小于或等于75mm时，从五根管上沿长度方向分别截取150mm长的试样。

公称外径大于75mm时，从五根管材上沿长度方向分别截取200mm长的试样。

b．板材五块板材上距边缘不小于100mm处分别截取200mm*200mm的正方形试样。

厚度为板材原厚。

c．异型材从五根异型材上沿挤出方向各截取200mm长的试样。

d．管件及硬质塑料零部件保持原形状的整体试样。

②试样制备试样不得有裂纹，端口平整，对管材和异型材试样，两端应与轴线垂直切平。

通过法试样数需10个。

梯度法试样数需25个以上。

③试样状态调节与实验的标准环境如下：

a．按GB2918中规定的标准环境与正常偏差范围进行调节，时间不小于48h，并在此环境下进行实验。

b．试样需进行高低温冲击实验时，可按产品标准中的有关规定或用户要求的实验条件进行。

冲击试样离开预处理环境状态后15s内完成。

本次实验试样是用热塑性塑料模压成型制备的PVC板材机械加工而成。

①落锤式冲击实验机符合ZBN72027要求的各种落锤式冲击实验机。

②落锤落锤质量分为0.5kg、1kg、2kg、3kg、4kg、5kg、6kg、8kg、10kg、15kg，锤头半径分为30mm、10mm、5mm3种。

③夹具

管材试样采用V形夹具，夹角为120°

，长度200mm。

使试样稳固地夹在V形槽内。

板材或异型材等所用夹具形状不作具体规定。

但必须保证以下几点。

a．夹具必须能够将试样夹紧，保证其在受冲击时不发生位移；

b．夹具夹紧点必须与支承点重合，夹力不可过大，以免试样变形；

c．夹具装上后的中心线必须与落锤中心线重合，其误差不得大于2.5mm；

①将试样水平放置在夹具上。

有困难时，可采用垫片等加以调整、固定。

②采用A法时，按产品标准中规定的冲击高度及落锤质量对10个试样依次进行冲击。

③采用B法时，首先确定初始冲击高度和落锤质量。

实验时，第一个试样若未被破坏，测第二个试样时，高度增高一个增量d（m）。

若第一个试样已破坏，高度则下降一个，增量d（m）。

直至试样达到50%破坏时为止。

每组试样至少20个。

④对管材或对称管件，沿圆周方向冲击，冲击点选在垂直直径的顶部。

对板材试样选在中心部位。

对于不对称管件或异型材用一半试样先冲击一面，剩下一半再冲击另一面。

每个试样只允许冲击一次。

试样受冲击后造成的裂纹和破碎均为破坏。

（4）实验结果表述

①通过法按产品标准中有关规定处理。

若无规定，10个试样中有6个以上不破坏为合格。

②梯度法

a．50%冲击破坏高度H50

（7-9）

式中H50——50%冲击破坏高度，m；

H1——实验初始高度（预测的实验破坏高度）m；

d——每次升降的实验高度，m；

ni——各实验高度已破坏（或未破坏）的试样数；

I——设H为0时，逐个增减的高度水准（I=·

·

-3，-2，-1，0，1，2，5·

）；

N——已破坏（或未破坏）试样之总数（N=∑ni）；

±

1/2——使用已破坏的数据时取负号，使用未破坏的数据时取正号。

b．50%冲击破坏能E50

（7-10）

式中E50——50%冲击破坏能，J；

m——落锤质量，kg；

g——重力加速度，9.81m/s2；

E50——50%冲击破坏高度，m。

c．50%冲击破坏高度的标准偏差S

S=d·

α（7-11）

式中S——标准偏差，m；

α——由（4）式求出M值，再查“a值表”，见表7-6。

（7-12）

表7-6α值表

M

0.00

0.04

0.06

0.07

0.08

0.09

0.30

0.5102

0.5316

0.5518

0.5711

0.5897

0.6077

0.6253

0.6426

0.6597

0.6765

0.40

0.6932

0.7098

0.7263

0.7427

0.7591

0.7754

0.7917

0.8079

0.8242

0.8405

0.50

0.8567

0.8729

0.8892

0.9054

0.9216

0.9379

0.9541

0.99703

0.9866

1.0028

0.60

1.0190

1.0353

1.0515

1.0677

1.0839

1.1001

1.1164

1.1326

1.1488

1.1650

0.70

1.1812

1.1974

1.2135

1.2297

1.2459

1.2621

1.2783

1.2944

1.3106

1.3267

0.80

1.3429

1.3590

1.3752

1.3913

1.4075

1.4236

1.4397

1.4559

1.4720

1.4881

0.90

1.5043

1.5204

1.5365

1.5526

1.5687

1.5848

1.6009

1.6170

1.6331

1.6492

1.00

1.6653

1.6814

1.6975

1.7135

1.7294

1.7457

1.7618

1.7779

1.7939

1.8100

1.10

1.8261

1.8422

1.8582

1.8743

1.8904

1.9064

1.9225

1.9386

1.9546

1.9707

1.20

1.9867

2.0028

2.0188

2.0349

2.0509

2.0670

2.0830

2.0991

2.1151

2.1312

1.30

2.1472

2.1633

2.1793

2.1953

2.2114

2.2274

2.2435

2.2595

2.2755

2.2916

1.40

2.3076

2.3236

2.3397

2.3557

2.3717

2.3878

2.4038

2.4198

2.4358

2.4519

1.50

2.4679

2.4839

2.4999

2.5159

2.5320

2.5480

2.5640

2.5800

2.5960

2.6121

1.60

2.6281

2.6441

2.6601

2.6761

2.6921

2.7082

2.7242

2.7420

2.7562

2.7722

1.70

2.7882

2.8042

2.8202

2.8362

2.8523

2.8683

2.8845

2.9003

2.9163

2.9323

1.80

2.9483

2.9643

2.9803

2.9963

3.0123

3.0283

3.0443

3.0603

3.0763

3.0923

1.90

3.1033

3.1243

3.1403

3.1563

3.1723

3.1883

3.2043

3.2203

3.2363

3.2523

2.00

3.2683

3.2843

3.3003

3.3163

3.3323

3.3483

3.3643

3.3803

3.3963

3.4123

2.10

3.4283

3.4443

3.4603

3.4763

3.4923

3.508