沖擊強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用中的一項重要的性能指標，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)、設計相關(guān)產(chǎn)品或把控制品質(zhì)量，需要對塑料進行抗沖擊性能試驗，也就是測定材料在沖擊負荷作用下的沖擊強度。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度的測定。

2、本方法用于在標準條件下研究規(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，包括填充和增強復合材料，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，包括填充和增強復合材料；硬質(zhì)熱固性板材，包括層壓板；

③　纖維增強熱固性和熱塑性復合材料，包括含有單向或非單向的增強材料，如氈、織物、紡織粗紗、短切原絲、復合增強材料、無捻粗紗、磨碎纖維及由預浸料制成的板材；

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的復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，由標準多用途試樣（見GB/T 11997）的中部機加工制成的試樣，或由成品或半成品，如模塑件、層壓板、擠塑或澆鑄板材機加工制成的試樣。

6、用不同缺口或不同方法制備的試樣進行試驗，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，當需要數(shù)據(jù)比較時，應仔細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）。

三、試驗設備

1、塑料擺錘沖擊試驗機

①　萬測PIT501J塑料擺錘沖擊試驗機

       塑料擺錘沖擊試驗機是對塑料、尼龍、橡膠、玻璃鋼、復合塑料管材、電氣絕緣材料等非金屬材料在動負荷下抵抗沖擊性能進行檢驗的檢測儀器。本機按顯示方式可分為指針式、液晶式、微機式三種方式，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，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*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

萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑料擺錘沖擊試驗機

      萬測TestStar®新秀®TSP501J可變角度塑料擺錘沖擊試驗機主要用于對金屬薄板、塑料、尼龍、橡膠、玻璃鋼、復合塑料管材、電氣絕緣材料等抗沖擊性能試驗。該機采用伺服電機驅(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計。編碼器采用進口品牌無軸編碼器，無摩擦、數(shù)據(jù)準確、分辨率高。設備除常規(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?shù)臄U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b_N(如圖1示意）尺寸，應在測微計上安裝一個測量頭，其寬度為 2～3 mm，其剖面應適合缺口的形狀。

四、試樣制取

1、試樣制備

①　模塑和擠塑材料

       材料應按相關(guān)的材料標準制備，若沒有這種標準或另有規(guī)定外，試樣應該按GB/T 9352、GB/T 17037.1、GB/T 5471或ISO 10724-1相應的標準直接壓塑或注塑，或者由材料壓塑或注射的板材機加工而成。試樣也可由符合GB/T 11997 A型多用途試樣切割而成。

②　板材

       試樣應按 ISO 2818由板材機加工而成，盡可能使用A型缺口。測試時，無缺口試樣的機加工表面不應處于拉伸狀態(tài)。

③　長纖維增強材

       應按ISO 1268制成平板或按其他標準方法或協(xié)商的方法制備。試樣應按ISO 2818機加工而成。

圖2 沖擊方向的命名圖

④　檢查

       試樣不應翹曲、相對表面應互相平行，相鄰表面應相互垂直。所有表面和邊緣應無刮痕、麻點、凹陷和飛邊。

       應用直尺、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，如有一項達不到要求，則試樣應報廢或在試驗前加工成符合要求的試樣

⑤　缺口的加工

       應按ISO 2818機加工方法制備缺口。切削齒的形狀能將試樣切削出圖3所示的試樣缺口形狀，切削齒的剖面應與其主軸成直角。缺口的形狀應定期檢查。

       如果受試材料有規(guī)定，可使用模塑缺口試樣，測試結(jié)果同機加工缺口試樣結(jié)果不可比。缺口的形狀應定期檢查。

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，試樣應使用一種類型的缺口，缺口應處于試樣的中間。優(yōu)選的缺口類型是A型，如果要獲得材料缺口敏感性的信息，應試驗A型和B型缺口的試樣。

③　板材，包括長纖維增強的材料

       推薦的厚度h為4mm，如果試樣是從板材或構(gòu)件上切取的，其厚度應與板材或構(gòu)件的原厚相同，至多不超過10.2 mm。

       當板材的厚度均勻，并且只含有一種規(guī)則分布的增強料，當其厚度大于10.2 mm時，則從板材一面機加工到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行試驗（見圖2）。

4、試樣數(shù)量

      除受試材料標準另有規(guī)定，一組試樣應為10個。當變異系數(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，則每個方向應試驗10個試樣。

5、狀態(tài)調(diào)節(jié)

     除非受試材料標準另有規(guī)定，試驗應按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，都應在與狀態(tài)調(diào)節(jié)相同的環(huán)境中進行試驗。

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b_N，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在擺錘標稱能量10%至80%范圍內(nèi)。如果不止一個擺錘符合這些要求，應選擇其中能量大的擺錘。

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很敏感，當試驗這類材料時，應以標準化的夾持力方式，并在試驗報告中注明夾持力的大小。可采用經(jīng)校準的轉(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。當測定缺口試樣時，缺口應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行必要的修正。 7、用以下字符命名沖擊的四種類型：

C——*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*破壞。

P——部分破壞∶除鉸鏈破壞外的不*破壞。

N——不破壞∶未發(fā)生破壞，只是彎曲變形，可能有應力發(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度a_iU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度a_iN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準偏差。一組試樣出現(xiàn)不同類型的破壞時，應給出相關(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。