沖擊試驗機的分類

擺錘試驗機的選擇，現(xiàn)在市場上常見的 沖擊試驗機是擺錘式的。多數(shù)試驗機配有不同的附件 ( 錘頭和試樣夾具 ) ，從而可以完成伊佐德試驗，卡畢試驗，以及拉伸 ― 沖擊試驗。伊佐德驗和卡畢試驗有很多相似之處。兩種試驗使用的試樣都可以由模壓得到，或從一個大 “ 八字 ” 形拉伸試樣上切出來。伊佐德試驗用的試樣尺寸是 2.5x0.5 in ，而卡畢試驗用的試樣尺寸是 5x0.5 in 。兩種試驗用試樣的厚度均取決于被測材料的規(guī)格 ( 在 Izod 試驗中，常用的厚度是 1/8 in). 試驗前，要給試樣切口，并把試樣調(diào)整到所要求的溫度和濕度。每組試驗少要有 10 個試樣，試驗 結果 取其平均值。伊佐德試驗的單位是 lt-lb/in ，卡畢試驗的單位是 joule/m2 。

落錘試驗機，包括傳統(tǒng)的加德納尖頭落錘以及機械式下落塔，用于測量導致飾板、薄板，薄膜，管子，箱體以及模壓制品等產(chǎn)生破壞的總能量。簡單和的是適用于剛性塑料的 Gardner 落錘試驗 (ASTM D5054) 機，以及適用于薄膜和彈性薄板的尖頭落錘試驗 (ASTM D1709) 機。這種裝置在塊狀或尖狀錘頭的端部放置有一定重量的物體，把錘頭舉到一定的高度后自由落向固定好的試樣。對基本裝置，常用的錘頭重量是 2 、 4 和 8 磅，機械式下落塔所用的錘頭重量是 50 磅或更多。試驗程序很多，每組試驗要有 30 個之多的典型試樣。能量計算主要涉及 ft-lb 和 in.-lb ，或者是克 (g) 和沖擊頭的半徑，即 ∶ 錘頭重量，沖擊高度。沖擊高度和錘頭形狀的選取還沒有規(guī)范化， Instron 公司的 Lio 認為 ∶ “ 具體數(shù)值可以根據(jù)聚合物的應變速率決定。 10 磅的重物從 2 英尺高度落下的能量，與 2 磅的重物從 10 英尺高度落下的能量相同。但是，由于沖擊速度不同，它們產(chǎn)生的效果并不一樣。 ” 大型薄膜制造廠及他們的樹脂供應廠商大量使用尖頭落錘試驗機。

傳統(tǒng)試驗機具有操作簡單、價格便宜、以及已有長期使用歷史等優(yōu)點，因而一直受到廣大用戶的喜愛。尤其是用于帶缺口 ― 伊佐德沖擊試驗的擺錘試驗機，在美國這是常被選用的試驗。但是傳統(tǒng)試驗方式已經(jīng)開始受到了挑戰(zhàn)。由于低精度及可重復性差的原因，一些原材料供應商的研究人員已經(jīng)對這些簡單的試驗提出了異議。新型儀器改進了一部分這類缺陷。而且出現(xiàn)了放棄伊佐德沖擊報告 (ASTM D256 試驗協(xié)議中的一項 ) ，轉向使用卡比試驗 (ISO 179) 的現(xiàn)象。在歐洲，主要使用的也是另一種擺錘試驗方法。推動這一改變的主要力量來自汽車工業(yè)，這也是其全球標準化成果的一部分。

目前，通過儀器化和 “ 真實 ” 沖擊試驗得到的成熟數(shù)據(jù)，主要在原料供應商及配混廠商內(nèi)部使用。加工商及其客戶要求的原材料規(guī)格數(shù)據(jù)，仍然以傳統(tǒng)的伊佐德及鏢沖擊試驗數(shù)據(jù)為主。事實上，一些資料表明，越來越多的塑料加工商更愿意自行進行沖擊試驗，以確保其產(chǎn)品性能保持一致，而不僅僅依賴于原材料供應商所提供的數(shù)據(jù)。

在過去十年里，傳統(tǒng)試驗裝置的設計也有了改進。比如在擺錘試驗機中，原來的刻度盤已逐步向數(shù)字讀出器轉變，很多試驗項目已經(jīng)自動化。但是大多數(shù)在用系統(tǒng)仍然沒有改進。很多革新把機械式落錘和擺錘試驗機合二為一了。但是，除了少數(shù)每天要做數(shù)百個試驗的試驗室外，能夠自動給試樣加載的全自動系統(tǒng)還很少。

什么是沖擊試驗？ Tinius Olsen 試驗設備公司的市場部經(jīng)理 Harry Yohn 解釋說，沖擊試驗就是給試樣高速加載，然后測量試件的變化。試件的破壞分兩步 ∶ 首先，沖擊能量使試件產(chǎn)生裂紋，其后，試件承受更大的沖擊力使裂紋擴大并損壞。塑料 沖擊試驗機 的兩種基礎類型中，擺錘 沖擊試驗機用于伊佐德 (Izod) 和卡畢 (Charpy) 試驗，拉伸沖擊測量被試樣吸收而造成其損壞的能量。另一類型是落錘試驗 - 加德納 (Gardner) 落錘適用于鋼性材料，尖頭落錘適用于薄膜。這些都是典型的合格 / 不合格類型試驗，它們給出 50% 的時間內(nèi)破壞試件的平均沖擊能量。

傳統(tǒng)試驗足以勝任控制質(zhì)量的目的，但它們不能提供破壞機理或使成品發(fā)生破壞的原因。而且，傳統(tǒng)沖擊試驗僅能測量使試件產(chǎn)生破裂所需的能量，儀器化沖擊試驗提供高速應力 / 應變數(shù)據(jù)生成的曲線，通過它們可以 區(qū)分 韌性、脆性破壞，還可以 區(qū)分造成裂紋起始的能量和傳遞的能量。后者能給出許多表達試件韌性細微區(qū)別的圖形， Yohn 解釋說。除了傳統(tǒng)沖擊 實驗的局限性外，還有其它因素促使沖擊試驗向儀器化沖擊發(fā)展。其中一個關鍵問題，是越來越多的產(chǎn)品涉及到可 * 性，如醫(yī)療，汽車配件、玩具，管材等領域。