悬臂梁冲击试验.docx
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悬臂梁冲击试验
悬臂梁冲击试验
悬臂梁冲击试验是对材料的脆性（或韧性）进行测量的另一种试验方法，对使用简支梁冲击试验中冲不断的材料，使用悬臂梁冲击试验就显得特别重要。
1．定义
无缺口试样悬臂梁冲击强度：
无缺口试样在悬臂梁冲击破坏过程中所吸收的能量与试样原始横截面积之比，用KJ/m2表示；
缺口试样悬臂梁冲击强度：
指缺口悬臂梁试验在冲击破坏过程中所吸收的能量与试样缺口处原始横截面积之比，用KJ/m2表示；
反置缺口式样悬臂梁冲击强度：
指反置缺口试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与试样缺口处原始横截面积之比，试验时摆锤的冲击方向为缺口的背面，用KJ/m2表示；
平行冲击：
对层压增强材料在悬臂梁冲击试验中摆锤的冲击方向平行于板材的层压面；
完全破坏：
指试样断裂成两段或多段；
铰链破坏：
指断裂的试样由没有刚性的很薄表皮连在一起的一种完全破坏；
部分破坏：
指除铰链破坏以外的不完全破坏；
不破坏：
指试样未破坏，只是产生弯曲变形并有应力发白现象产生；
2．方法原理
由已知能量的摆锤一次冲击垂直固定成悬臂梁的试样，测量试样破坏时所吸收的能量。
摆锤的冲击线与试样的夹具和试样的缺口的中心线相隔一定距离。
3．方法要点
1）试验机必须有一套可替换的摆锤，以保证吸收的能量在摆锤容量范围内；若有几个摆锤都能满足要求，应选用能量最大者；不同摆锤所测结果不能相互比较；
2）试样可用模具直接经压塑或注塑；也可从压塑或注塑的板材上经机械加工制成。
试样的缺口可在铣床、刨床或专用缺口加工机上加工。
3）对于各向异性材料应分别按平行和垂直板材的某一特征方向分别切取试样。
对于各向异性的材料，通常是冲击平行于板面的试样侧面。
4）试验时首先抬起并锁住摆锤，把试样放在虎钳中并按图1－1的要求夹住试样。
测定缺口试样时，缺口应在摆锤冲击刃的一侧面；然后释放摆锤；记录试样吸收的冲击能并对摩擦损失进行修正。
被测试样可能出现前述4种破坏类型种的某一种或一种以上，此时应把其中属于完全破坏和铰链破坏的测定值用以
计算其算术平均值；在出现部分破坏时，如果要求报告此种部分破坏的测定值，应用字母P表示；对完全不破坏的试样不报告其数值，并用NB表示。
4．结果表示
1）无缺口试样悬臂梁冲击强度按下式计算：
式中
——悬臂梁冲击强度，KJ/m2
W——破坏试样所吸收并经修正后的能量，J;
h——试样厚度，mm；
b——试样宽度，mm
2）有缺口试样悬臂梁冲击强度按下式计算：
式中
——缺口试样悬臂梁冲击强度，KJ/m2
W——破坏试样所吸收并经修正后的能量，J;
h——试样厚度，mm；
bn——试样缺口底部的剩余宽度，mm
冲击试验结果应以一组试样结果的算术平均值表示，并取两位有效数字。
若同一组试样中出现不同的破坏类型，应注明各种破坏类型的试样数目及其算术平均值。
5．影响因素
1）温度的影响
悬臂梁冲击强度与温度的关系
2）缺口加工方式的影响
试样材料
直接注塑成型缺口
注塑试样经机械加工缺口
刨床加工
铣床加工
KJ/m2
KJ/m2
KJ/m2
PC
52.0
8.02
6.16
PS
8.34
2.14
1.72
PA-1010
27.2
6.97
6.97
ABS
28.2
——
27
3）湿度的影响
4）试样缺口底部曲率半径的影响
—应力集中系数；
C—试样缺口深度，mm；
r—试样缺口底部的曲率半径。
5）试样夹持力的影响
洛氏硬度测试
定义与原理
1）定义
洛氏硬度是指用规定的压头对试样施加初试验力，接着在施加主试验力，然后卸除主试验力，只保留初试验力，用前后两次初试验力作用下压头压入试样的深度差经计算得出的值表示。
2）原理
式中：
HR—塑料的洛氏硬度值，准确到分度值；
h—两次初试验力作用下的压痕深度差，mm；
C—常数，其值规定为0.002mm;
K—换算常数，其值规定为130。
这是因为若直接用两次压痕深度差h表示该材料的硬度值大小，将得到较硬材料的h值较小，而较软材料的h值反而较大的结果，为了适应人们数值越高，硬度也应越高的习惯概念，人为地规定了这一换算常数。
方法要点
结果表示
HRM75
影响因素
1）试验仪器的影响
2）测试温度的影响
3）试样厚度的影响
试样厚度对洛氏硬度的影响
试样材料
标尺
试样厚度mm
硬度差
2
4
6
8
10
12
2～6
8～10
PVC
L
83.8
87.8
89.6
89.8
89.8
89.4
5.8
0.4
PP
L
43.7
64.1
70.5
70.8
71.1
72.0
26.8
1.2
4）主试验力保持时间的影响
主试验力保持时间对洛氏硬度的影响
试样
材料
标尺
保持时间，s
硬度差
5
10
15
20
30
LDPE
R
71.2
71.4
67.8
64.5
59.8
11.6
PMMA
M
103.4
100.0
98.3
96.6
93.1
10.3
ABS
L
69.7
69.0
65.7
65.4
63.0
6.7
PF
M
117.1
117.1
117.0
116.1
115.7
1.4
氨基塑料
M
118.6
118.1
117.5
117.3
117.0
1.6
5）读数时间的影响
读数时间对洛氏硬度的影响
试样
材料
标尺
读数时间，s
硬度差
5
10
15
20
30
LDPE
R
63.6
65.3
65.5
66.9
67.8
4.2
PMMA
M
59.1
60.7
61.8
61.4
62.5
3.4
ABS
L
64.9
66.0
66.4
67.5
68.4
3.5
PF
M
115.7
115.2
116.7
117.2
117.4
2.2
氨基塑料
M
117.1
118.9
118.4
119.0
119.7
2.6
6）标尺的选择对硬度的影响
PMMA洛氏硬度的标尺效应
标尺
八级品
五级品
硬度差
R
121
120
1
L
109
99
10
M
92
76
16
洛氏硬度的优有缺点
洛氏硬度试验方法简单、快捷、工作效率较高；不破坏试样，可对成品和半成品进行检测；可使用不同的标尺、负荷和压头，因而适用于各种软硬程度不同的材料；测定过程始终保持固定的初试验力，可减少试样表面轻微的不平整对测试结果的影响。
正是由于可采用不同标尺、不同负荷和不同直径的压头，因而测得的硬度值相互间均不可比，也不存在相互间的换算关系。
一些经验的换算关系：
PVCHRR=95.5+0.36HRM
PSHRR=95.8+0.31HRM
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