塑料 冲击韧性检测

塑料冲击韧性检测是评估塑料材料在高速冲击载荷下抵抗断裂能力的关键手段，其检测原理、方法、标准及设备应用如下：

检测原理

塑料冲击韧性检测通过模拟实际使用中的冲击场景（如跌落、碰撞），测量材料在断裂前吸收的能量，以此评估其抗冲击性能。冲击韧性值（单位：kJ/m²或J/m）由摆锤冲击前后的能量差计算得出，反映材料在高速载荷下的韧性或断裂抵抗能力。

检测方法

1. 摆锤式冲击试验

• 简支梁冲击试验：试样水平放置，中间用简支梁支撑，摆锤冲击试样中心，适用于工程塑料测试。

• 悬臂梁冲击试验：试样为带缺口的悬臂梁形状，摆锤冲击自由端，侧重于材料的瞬间破坏能力。

• 原理：利用摆锤从一定高度自由落下，冲击置于支座上的试样，通过测量摆锤冲击前后的能量差计算冲击韧性。

• 分类：

• 应用：国内应用广泛，可评估材料的断裂韧性或破坏所需能量。

2. 落锤式冲击试验

• 原理：通过控制落锤的质量和下落高度，使其以预定速度撞击试样，观察试样的破坏情况。

• 应用：适用于大型或厚重试样，以及需模拟真实冲击环境的测试场景（如汽车保险杠、包装材料）。

• 优点：能模拟更广泛的冲击条件和复杂受力情况。

• 缺点：设备复杂，操作难度较大。

3. 落球冲击测试

• 原理：将标准试验钢球从一定高度自由落下，观察塑料制品的损坏情况。

• 应用：适用于评估产品的整体抗冲击能力，包括材质、厚度、结构等多种因素的综合影响。

• 优点：操作简单，成本低。

• 缺点：精度较低，适用于快速筛选测试。

检测标准

1. 国家标准

• 试样尺寸：简支梁试样通常为80mm×10mm×4mm，悬臂梁试样为63.5mm×12.7mm×3.2mm（带缺口）。

• 环境条件：温度23±2℃，湿度50±10%。

• 关键指标：冲击强度（单位面积或单位宽度所消耗的冲击功）。

• GB/T 1043-2008《塑料 简支梁、悬臂梁冲击性能的测定》：规定了试样制备、试验设备、操作流程及数据计算方法。

• ISO 179-1:2010《塑料 简支梁冲击性能的测定》：与GB/T 1043等效，规定了试样尺寸、冲击速度和数据处理方法。

• ASTM D256-10《塑料和电绝缘材料悬臂梁冲击强度的标准试验方法》：侧重于悬臂梁冲击试验，适用于美国市场。

检测设备

1. 摆锤式冲击试验机

• 功能：施加恒定冲击力并测量试样变形。

• 参数：冲击能量范围0.5J-50J，精度±0.5%，配备冷/热控装置模拟环境温度。

• 类型：简支梁冲击试验机、悬臂梁冲击试验机。

2. 落锤式冲击试验机

• 功能：控制落锤质量和下落高度，模拟真实冲击环境。

• 参数：落锤质量范围0.1kg-50kg，下落高度范围0.1m-5m。

• 应用：适用于汽车、航空等领域的大型试样测试。

3. 落球冲击测试仪

• 功能：通过钢球自由落下评估产品抗冲击能力。

• 参数：钢球直径范围10mm-50mm，下落高度范围0.5m-3m。

• 应用：适用于包装材料、电子产品的快速筛选测试。

检测流程

1. 试样制备

• 形状与尺寸：根据标准选择简支梁或悬臂梁试样，确保端面平行度≤0.05mm，表面无裂纹、划痕。

• 数量：每组至少5个有效试样（各向异性材料需10个，垂直和平行于主轴方向各5个）。

• 预处理：在标准环境（23℃±2℃，50%±5% RH）下调节至少40小时。

2. 试验操作

• 装样：将试样置于压板中心，确保轴向对齐，调整夹具间距使试样初始高度符合标准。

• 加载：以设定速度（如2m/s-5m/s）施加冲击力，记录Zui大力值和冲击位移。

• 终止条件：试样断裂或达到预设变形量（如50%应变）。

3. 数据处理

• 冲击强度：σc = E / A（E为冲击能量，A为试样横截面积）。

• 冲击韧性：根据应力-应变曲线与纵横轴所包围的面积计算。

检测注意事项

1. 试样端面平行度：若端面不平行，会导致局部应力集中，使冲击强度降低。

2. 摩擦力影响：试样端面与压板间的摩擦力会阻碍横向变形，导致测量值偏高。可通过涂润滑剂或垫细砂纸减少影响。

3. 试验速度：速度增加会提高冲击强度和应变值，需严格按标准控制（如2m/s-5m/s）。

4. 环境控制：温度、湿度变化会影响材料性能，需在标准环境下进行试验。

5. 缺口加工：悬臂梁试样的缺口需按标准加工，否则会影响测试结果。