沖擊強(qiáng)度常用來評價材料抵抗沖擊的能力或判斷材料的脆性或韌性程度，是塑料材料在工程應(yīng)用中的一項重要的性能指標(biāo)，它反映了不同材料抵抗高速沖擊而致破壞的能力。為真實反映材料的抗沖擊性能，以便更好的研究不同塑料的材料性質(zhì)、設(shè)計相關(guān)產(chǎn)品或把控制品質(zhì)量，需要對塑料進(jìn)行抗沖擊性能試驗，也就是測定材料在沖擊負(fù)荷作用下的沖擊強(qiáng)度。目前常用到的測試方法有懸臂梁沖擊方法和簡支梁沖擊方法。下面就首先根據(jù)GB/T1843和ISO180來介紹一下塑料懸臂梁沖擊試驗方法。
一、適用范圍與注意事項
1、本方法適用于在確定條件下塑料懸臂梁沖擊強(qiáng)度的測定。
2、本方法用于在標(biāo)準(zhǔn)條件下研究規(guī)定類型試樣的沖擊行為，并用于評估試樣在試驗條件下的脆性和韌性。
3、本方法適用于下述材料∶
① 硬質(zhì)熱塑性模塑和擠塑材料，包括填充和增強(qiáng)復(fù)合材料，還有未填充類型的材料;硬質(zhì)熱塑性板材；
② 硬質(zhì)熱固性模塑材料，包括填充和增強(qiáng)復(fù)合材料；硬質(zhì)熱固性板材，包括層壓板；
層壓板
③ 纖維增強(qiáng)熱固性和熱塑性復(fù)合材料，包括含有單向或非單向的增強(qiáng)材料，如氈、織物、紡織粗紗、短切原絲、復(fù)合增強(qiáng)材料、無捻粗紗、磨碎纖維及由預(yù)浸料制成的板材；
④ 熱致液晶聚合物。
4、本方法通常不適用于硬質(zhì)泡沫材料及含有泡沫材料的夾層結(jié)構(gòu)材料。缺口試樣通常不適用于長纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料或熱致液晶聚合物。
5、本方法所需的試樣是模塑至所選尺寸的試樣，由標(biāo)準(zhǔn)多用途試樣（見GB/T 11997）的中部機(jī)加工制成的試樣，或由成品或半成品，如模塑件、層壓板、擠塑或澆鑄板材機(jī)加工制成的試樣。
6、用不同缺口或不同方法制備的試樣進(jìn)行試驗，其結(jié)果是不可比較的。其他因素，如裝置的能量大小、沖擊速度和試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)也會影響試驗結(jié)果。因此，當(dāng)需要數(shù)據(jù)比較時，應(yīng)仔細(xì)地控制和記錄這些因素。
二、試驗原理
由已知能量的擺錘一次沖擊支撐成垂直懸臂梁的試樣，測量試樣破壞時所吸收的能量。沖擊線到試樣夾具為固定距離，對于缺口試樣，沖擊線到缺口中心線為固定距離（見圖1）。
圖1夾具、試樣（缺口）和沖擊刃沖擊示意圖
三、試驗設(shè)備
1、塑料擺錘沖擊試驗機(jī)
① 萬測PIT501J塑料擺錘沖擊試驗機(jī)
懸臂梁沖擊試驗錘頭
塑料擺錘沖擊試驗機(jī)是對塑料、尼龍、橡膠、玻璃鋼、復(fù)合塑料管材、電氣絕緣材料等非金屬材料在動負(fù)荷下抵抗沖擊性能進(jìn)行檢驗的檢測儀器。本機(jī)按顯示方式可分為指針式、液晶式、微機(jī)式三種方式，操作簡便，工作效率高，既可以做簡支梁試驗，又可以做懸臂梁試驗和拉伸沖擊試驗，支座調(diào)節(jié)及更換方便，適用性強(qiáng)，是硬質(zhì)塑料生產(chǎn)廠家、塑料管材生產(chǎn)廠家、質(zhì)檢單位、科研所等必不可少的檢測儀器。
② 萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑料擺錘沖擊試驗機(jī)
萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑料擺錘沖擊試驗機(jī)
萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑料擺錘沖擊試驗機(jī)主要用于對金屬薄板、塑料、尼龍、橡膠、玻璃鋼、復(fù)合塑料管材、電氣絕緣材料等抗沖擊性能試驗。該機(jī)采用伺服電機(jī)驅(qū)動自動揚擺、掛擺，自動沖擊，沖擊試樣后再次自動取擺沖擊過程并自動采集數(shù)據(jù)；采用氣動剎車及沖擊脫銷放擺，沖擊按鈕采用雙按鈕雙手同步操作，具有急停、斷電自動剎車等一系列安全性操作設(shè)計。編碼器采用進(jìn)口品牌無軸編碼器，無摩擦、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、分辨率高。設(shè)備除常規(guī)的簡支梁/懸臂梁沖擊試驗外亦可根據(jù)客戶要求做適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展試驗功能。
2、測微計和量規(guī)
用精度0.02 mm的測微計或量規(guī)測量試樣的主要尺寸。為了測量缺口試樣的bN(如圖1示意）尺寸，應(yīng)在測微計上安裝一個測量頭，其寬度為 2～3 mm，其剖面應(yīng)適合缺口的形狀。
四、試樣制取
1、試樣制備
① 模塑和擠塑材料
材料應(yīng)按相關(guān)的材料標(biāo)準(zhǔn)制備，若沒有這種標(biāo)準(zhǔn)或另有規(guī)定外，試樣應(yīng)該按GB/T 9352、GB/T 17037.1、GB/T 5471或ISO 10724-1相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直接壓塑或注塑，或者由材料壓塑或注射的板材機(jī)加工而成。試樣也可由符合GB/T 11997 A型多用途試樣切割而成。
② 板材
試樣應(yīng)按 ISO 2818由板材機(jī)加工而成，盡可能使用A型缺口。測試時，無缺口試樣的機(jī)加工表面不應(yīng)處于拉伸狀態(tài)。
③ 長纖維增強(qiáng)材
應(yīng)按ISO 1268制成平板或按其他標(biāo)準(zhǔn)方法或協(xié)商的方法制備。試樣應(yīng)按ISO 2818機(jī)加工而成。
圖2 沖擊方向的命名圖
④ 檢查
試樣不應(yīng)翹曲、相對表面應(yīng)互相平行，相鄰表面應(yīng)相互垂直。所有表面和邊緣應(yīng)無刮痕、麻點、凹陷和飛邊。
應(yīng)用直尺、直角尺和平板目測或用測微計測量試樣是否符合上述的要求，如有一項達(dá)不到要求，則試樣應(yīng)報廢或在試驗前加工成符合要求的試樣
⑤ 缺口的加工
應(yīng)按ISO 2818機(jī)加工方法制備缺口。切削齒的形狀能將試樣切削出圖3所示的試樣缺口形狀，切削齒的剖面應(yīng)與其主軸成直角。缺口的形狀應(yīng)定期檢查。
如果受試材料有規(guī)定，可使用模塑缺口試樣，測試結(jié)果同機(jī)加工缺口試樣結(jié)果不可比。缺口的形狀應(yīng)定期檢查。
圖3 缺口類型
2、各向異性材料
某些板材隨板材方向的不同，可能具有不同的沖擊性能。對于這種板材應(yīng)按平行和垂直某一特征方向分別切取一組試樣。板材的特征方向可目視觀察或由生產(chǎn)方法推斷。
3、形狀和尺寸
① 通則
試樣尺寸見表1。需要時，使用可對稱地將試樣的長度減至63.5 mm。缺口的縱向總是平行于厚度 h。
表1 方法名稱、試樣類型、缺口類型和缺口尺寸
② 模塑和擠塑材料
按表1的規(guī)定及圖3所示，試樣應(yīng)使用一種類型的缺口，缺口應(yīng)處于試樣的中間。優(yōu)選的缺口類型是A型，如果要獲得材料缺口的信息，應(yīng)試驗A型和B型缺口的試樣。
③ 板材，包括長纖維增強(qiáng)的材料
推薦的厚度h為4mm，如果試樣是從板材或構(gòu)件上切取的，其厚度應(yīng)與板材或構(gòu)件的原厚相同，至多不超過10.2 mm。
當(dāng)板材的厚度均勻，并且只含有一種規(guī)則分布的增強(qiáng)料，當(dāng)其厚度大于10.2 mm時，則從板材一面機(jī)加工到10.2mm±0.2mm。試驗無缺口試樣，為了避免表面的影響，試驗中應(yīng)使試樣原始表面處于拉伸狀態(tài)。
試驗時沖擊試樣的側(cè)面，沖擊方向平行于板平面，只是在h=b=10 mm時，才可平行或垂直于板面進(jìn)行試驗（見圖2）。
4、試樣數(shù)量
除受試材料標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，一組試樣應(yīng)為10個。當(dāng)變異系數(shù)（見ISO 2602）小于5%時，測試5個試樣即可。
如果在垂直和平行方向試驗層壓材料，則每個方向應(yīng)試驗10個試樣。
5、狀態(tài)調(diào)節(jié)
除非受試材料標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，試驗應(yīng)按GB/T 2918在23℃和50%相對濕度下至少狀態(tài)調(diào)節(jié)16 h，或按有關(guān)各方協(xié)商的條件。缺口試樣應(yīng)在缺口加工后計算狀態(tài)調(diào)節(jié)時間。
五、試驗步驟
1、除有關(guān)方面同意采用別的條件，如在高溫或低溫下試驗外，都應(yīng)在與狀態(tài)調(diào)節(jié)相同的環(huán)境中進(jìn)行試驗。
2、測量每個試樣中部的厚度h和寬度b或缺口試樣的剩余寬度bN，精確至0.02 mm。試樣是注塑時，不必測量每一個試樣尺寸。只要確保是表1所列出的尺寸，一組中只測量一個試樣即可。使用多模腔模具時，要保證每個模腔中試樣的尺寸都是相同的。
3、確定試驗機(jī)是否有規(guī)定的沖擊速度和合適的能量范圍，沖斷試樣吸收的能量應(yīng)在擺錘標(biāo)稱能量10%至80%范圍內(nèi)。如果不止一個擺錘符合這些要求，應(yīng)選擇其中能量擺錘。
4、按GB/T 21189測定摩擦損失和修正的吸收能量。
5、抬起并鎖住擺錘，按如圖2所示安裝試樣，注意某些塑料對夾持力，當(dāng)試驗這類材料時，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化的夾持力方式，并在試驗報告中注明夾持力的大小�？刹捎媒�(jīng)校準(zhǔn)的轉(zhuǎn)矩扳手或在虎鉗加緊的螺絲上配以氣動或液壓裝置來控制夾持力。當(dāng)測定缺口試樣時，缺口應(yīng)在擺錘沖擊刃的一側(cè)。
6、釋放擺錘，記錄被試樣吸收的沖擊能量，并對其摩擦損失等進(jìn)行必要的修正。 7、用以下字符命名沖擊的四種類型：
C——完全破壞∶試樣斷開成兩段或多段。
H——鉸鏈破壞∶試樣沒有剛性的很薄表皮連在一起的一種不完全破壞。
P——部分破壞∶除鉸鏈破壞外的不完全破壞。
N——不破壞∶未發(fā)生破壞，只是彎曲變形，可能有應(yīng)力發(fā)白的現(xiàn)象產(chǎn)生。
六、試驗結(jié)果計算和表示
1、無缺口試樣
懸臂梁無缺口沖擊強(qiáng)度aiU按式（1）計算，單位千焦每平方米（kJ/m2）：
2、缺口試樣
缺口試樣懸臂梁沖擊強(qiáng)度aiN按式（2）計算，單位為千焦每平方米（kJ/m2）：
3、統(tǒng)計參數(shù)
計算試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，如果需要，可按ISO 2602給出的方法計算平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。一組試樣出現(xiàn)不同類型的破壞時，應(yīng)給出相關(guān)類型的試驗數(shù)目及計算各類型的平均值。
4、有效數(shù)字
計算一組試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，取兩位有效數(shù)字。