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摆锤式冲击试验测试塑料冲击性能影响
2014-11-05    来源:正航仪器    作者:正航网络  阅读:

 

 

 

塑料冲击性能是指聚合物材料在高速冲击下表现出来的韧性或抵抗断裂的能力。目前常用的有模拟实际冲击过程的三种冲击试验方法。其中被广泛用于对产品质量进行控制与监督的是摆锤式冲击试验方法,包括悬臂梁((IWd>、简支梁(Charpy)冲击试验。使用的试样是截面为长方形或正方形的板条,但更为常见的是在试样中间部位人为地用模塑或机械加工的方法制造一个缺口,其形状和大小有严格规定。

摆锤式冲击试验中试样有无缺口以及缺口的锐利程度对测试结果的影响是很大的,同时,由于该试验是一种高速破坏试验,对试验的温度有很强的敏感性。下面就这两个影响因素作个初步的分析探讨

 

摆锤式冲击试验测试塑料性能

 

 

 

一、缺口的影响

在冲击试样中间部位加工缺口,其目的是使应力集中和在缺口根部增加应变速度,这样使许多材料在标准试验温度和通常的速度下,产生脆性断裂,避免有些韧性较大的材料出现“冲不断”现象(标准中规定没有冲断的试验结果作废)。塑料冲击特性包括两个主要因素1.开始发生裂纹所需的能量2.扩大裂纹所需的能量。在有缺口的试样中,因为表观裂纹已经存在,所以破坏所需的能量主要取决于裂纹扩展所需的能量。在没有缺口的试样中,开始产生裂纹所需的能量是主要的,这个能量加上裂纹扩展所需的能量才是试样破坏所需的能量。因此,试样有无缺口对测试结果的影响是很大的,我们在检测报告中必须注明,这一点对无产品标准样品的检沏l甲为重要。

从上式可以看出不同大小的缺口,它们的应力集中是不等的,从而使缺口破坏所需的能量不等,这样就会得出不同的测试结果。其中缺口的尖端的曲率半径对结果的影响尤为明显。图1是缺口尖端的锐利程度对材料冲击强度的影响。图中曲线表明

(1)塑料冲击强度与缺口尺寸不是简单的线性关系。尽管试样的尺寸参与了测试结果的计算,仍然使同种材料因试样缺口尺寸不同而得出不同的结果

(2)不同材料对缺口的敏感度不同。尼龙和PVC对缺口的敏感度要比高冲击性ABS塑料大得多。我们在作PVC和尼龙塑料冲击试验时更应注意缺口尖端曲率半径的大小。

以前,国标中对冲击试样的缺口加工说明不够详细,如GB/T1043,该标准89年版对缺口尖端曲率半径的要求由于只有上限而无下限,r-0时的测试结果与-0.2~r-0.1~时的测试结果,从图1可看出,对PVC板材来说其差异是相当大的,故1993年版标准对上述不足进行了修改。

 

摆锤式冲击试验测试塑料冲击性能影响

 

 

二、温度的影响

聚合物材料是由大小不一的高分子链所组成的,在结构上与金属材料有根本的差异。这些大分子链是运动的,对温度的依赖性十分明显,运动程度越大材料的韧性越大,冲击强度随之增大,这是因为随大分子链的运动程度增强,使应力集中减少,许多能量由于很大的力学衰减而以热的形式逸散,从而增大了破坏所需的能量。因此,材料的冲击强度与温度的关系也很密切。图2是温度对PP冲击强度的影响。从图2可看出

(1)温度对试样有无缺口影响测试结果的程度不同,无缺口比有缺口影响程度大

(2)20℃左右,温度的影响最为明显,这与塑料产品标准中规定的标准环境温度为(232)是相符的,为了获得有意义的测试结果,并与标准值具有可比性,我们必须注意测试的环境温度。由于塑料的导热系数较小,热的平衡需要一定的时间,同时因试样在加工切割过程中受到局部的热和力的作用在其内部产生了不应有的内应力。因此,加工后试样不应立即就用来测试,必须在标准环境条件下进行状态调节,其时间由材料的种类和厚度来决定。

由于影响摆锤式冲击试验结果的非材料因素还有很多,例如冲击速率、缺口加工质量等。因此,这种测试方法并不完善,但在标准断裂力学方法还不能满足实用要求的今天,这种方法还有着非常重要的作用。随着冲击理论和仪器的不断发展,人们对冲击过程的认识将越来越丰富,测试方法也将会更加完盖http://www.zhsysb.net

 

 

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