《高分子材料加L工实验》 实验七冲击强度测定 塑料悬臂梁冲击实验 一、目的和要求 熟悉高分子材料冲击性能测试的方法、操作及其实验结果处理，了解测试条 件对测定结果的影响。 二、实验原理 对硬质高分子材料试样施加一次冲击负荷使试样破坏，记录下试样破坏时或 过程中单位试样截面积所吸收的能量，即冲击强度，来衡量材料冲击韧性。根据 实验中试样受力形式和冲击物的几何形状，板、条试样的冲击实验方法可分为： 简支梁冲击实验(GB1043.1-2008)、悬臂梁冲击实验(GB1843-2008)和落锤式冲击 实验(JJF1445-2014):薄片和薄膜试样的冲击实验方法有抗摆锤冲击(GB8809) 或自由落锤冲击实验(GB-T9639.1-98)。所有冲击实验均应按GB2918规定，在(23 ±2℃)、常湿下进行试样环境调节，调节时间不少于4h。 我国经常使用的是简支梁式摆锤冲击实验方法，基本原理是把摆锤从垂直位 置挂于机架的扬臂上以后，此时扬角为α（如图1所示），它便获得了一定的位能， 如任其自由落下，则此位能转化为动能，将试样冲断，冲断以后，摆锤以剩余能 量升到某一高度，升角为B。 、摆锤 扬臂 跨度 -厚 支座 冲击方向 试样 机架 图1摆锤式冲击实验机工作原理 在整个冲击实验中，按照能量守恒的关系可写出下式： A=m(h。-h) =mL(cos B-cos a) 三、仪器、设备和材料 1、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1和图2所示。最佳缺 口为A型士，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1方法名称、试样类型、缺口类型和尺寸/(mm) 方法名称ab 试样 缺口类型 缺口底部半径N 缺口的保留宽度bN GB/T1843/U 长1=80±2 无缺口 GB/T1843/A 宽b=10.0±0.2 A 0.25±0.05 8.0±0.2 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加上实验》 GB/T1843/B厚h=4.0±0.2 B 1.00±0.05 a如果试样是板材或制品上截取的，板材或制品的厚度h应该加到命名中，未增强的 试样不应使机加工表面处于拉伸状态进行试验。 b如果板材厚度h等于宽度b,冲击方向（垂直n或平行p)应该加到名称中。 45士1 45士1 A型缺口 B型缺口 缺口底部半径5=(0.25±0.05)mm缺口底部半径=(1±0.05)mm 图2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GB/T1843-2008或材料有关规范制备试样。 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。 ℃.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、仪器、设备 ①KL-XKL-5.5型悬臂组合冲击实验机 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2）。 表2摆锤冲击实验机的特性 能量E(公称的) 冲击速度V。 无试样时的最大摩擦 有试样经校正后的 /J /(m/s) 损失/灯 允许误差/灯 1.0 0.02 0.01 2.75 0.03 0.01 5.5 3.5(±10%) 0.03 0.02 11.0 0.05 0.02 22.0 0.10 0.10 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，偏差在士2°范围内。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加工实验》 ③摆锤旋转轴到试样中心冲击点之间的距离应在Lp士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： L,=3×T2 (1) 4x2 式中 8一— 自由落体的标准加速度（其值为9.81m/s),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°)。 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，偏差在士0.O25mm 以内。虎钳所夹持的试样长轴线铅直，与虎钳顶面垂直（见图3）。虎钳夹具的顶 梭圆角半径为(0.2士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。 四、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b,精确到0.02 mm。 3、检查实验机是否有规定的冲击速度 和正确的能量范围，判断试样吸收的能 量在摆锤容量的10%至80%范围内。 若表3所列的摆锤中有几个都能满足这些 1一冲击刃（半径见GB/T21189一2007）：R1=(0.8±0.2)n 要求时，应选择其中能量最大的摆锤。 2—缺口； 4、进行空白实验，记录所测得的摩擦损 3一夹具梭圆角（半径见GB/T21189-2007):R:=(0.2±0.1）nn 4一与试样接触的夹其面， 失，该能量损失不得超过表5规定的值。 5一固定夹具： 如果摩擦损失小于或等于表5所规定的 6一活动夹具. 值，此值才可用在修正吸收能量的计算 b一块口底部利余宽度(8mm士0.2mm) 中，如果超过表2所规定的值，就应仔细图3夹具、试样（缺口）及冲击刃位置图 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3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 较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。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加上实验》 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。 五、实验记录与处理 1、无缺口试样悬臂梁冲击强度a(kJ/m) a,= E:×103 (6) hb 2、缺口试样悬臂梁冲击强度ay(kJ/m) E&×10 hby (7) 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： (X,-X)2 (8) n-1 5、实验报告 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；悬臂梁冲击强度的算术平均值并报告破坏类型： ⑨单个实验结果： ⑩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；最后解答思考题。 六、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？ This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information