硬质塑料简支梁冲击试验方法

硬质塑料简支梁冲击试验方法
Plastics一Determination of charpy impact
strength of rigid materials 本标准参照采用国际标准ISO 179-1982《塑料一硬质材料简支梁冲击强度的测定》。
1主题内容与适用范围
本标准规定了用简支梁冲击试验机,对硬质塑料试样施加一次冲击弯曲负荷使试样破坏,并用试样破坏时单位面积所吸收的能量衡量材料冲击韧性的方法。
本标准适用于硬质热塑性塑料和热固性塑料,其中包括填充塑料和纤维增强塑料,以及这些塑料的制品。本标准不适用于硬质泡沫塑料。
2引用标准
GB 2918    塑料试样状态调节和试验的标准环境
GB 5471    热固性塑料压塑试样制备方法
GB 9352    热塑性塑料压塑试样的制备
GB 11997  塑料多用途试样的制备和使用
3术语
3. 1 无缺口试样简支梁冲击强度 charpy impact strength of unnotched specimens
无缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时所吸收的冲击能量与试样的原始横截面积之比,以kJ/nn² 表示。
3.2 缺口试样简支梁冲击强度charpy impact of notched specimens
缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时吸收的冲击能量与试样缺口处的原始横截面积之比,以kJ/nn²  表示
3.3 相对冲击强度 relative impact strength
缺口试样冲击强度与无缺口试样冲击强度之比,或同类试样A型与B型缺口冲击强度之比。
C型缺口试样冲击强度与A型或B型任一种缺口试样冲击强度之比,不得作为相对冲击强度的量度。
3.4 完全破坏 complete break
经过一次冲击使试样分成两段或几段。
3.5 部分破坏 partial break
一种不完全破坏,即无缺口试样或缺口试样的横断面至少断开90%。
3.6 无破坏 non-break
一种不完全破坏,即无缺口试样或缺口试样的横断面断开部分小于90%。
4原理
用已知能量的摆锤打击支承成水平梁的试样,由摆锤一次冲击使试样破坏。冲击线位于两支座正中,若为缺口试样则冲击线应正对缺口,以冲击前、后摆锤的能量差,确定试样在破坏时所吸收的能量。然后按试样原始横截面积计算其冲击强度。
5设备
5.1试验机
试验机应为摆锤式,并由摆锤、试样支座、能量指示机构和机体等主要构件组成。能指示试样破坏过程中所吸收的冲击能量。
试验机应具备表1所示的特性参数。并应定期由国家计量部门对这些参数进行检定。 表1 摆锤冲击试验机特性参数

冲击 能量 J	冲击速度		允许*大 摩擦损失 %	校正后允差 J
	基本速度 m/s	极限偏差 %
0.5	2.9	±10	4	0. 01
1.0			2	0. 01
2.0			1	0. 01
4.0			0.5	0. 02
7.5	3.8	±10	0.5	0. 05
15.0				0. 05
25.0				0. 10
50.0				0. 10

  注:由不同摆锤所得结果不能比较。  
5.2摆体
摆体是试验机的核心部分,它包括旋转轴、摆杆、摆锤和冲击刀刃等部件。
5.2.1旋转轴心到摆锤打击中心的距离与旋转轴心至试样中心距离应一致,两者之差不应超过后者的 ±1%。
5.2.2冲击刀刃规定夹角为30°± 1°,端部圆弧半径为2.0±0.5mm。摆锤下摆时,刀刃通过两支座间的中央偏差不得超过±0. 2 mm,刀刃应与试样的打击面接触。接触线应与试样长轴线相垂直,偏差不超 过 ± 2°。
5.3试样支座
为两块安装牢固的支撑块,能使试样成水平,其偏差在1/20以内。在冲击瞬间应能使试样打击面平行于摆锤冲击刀刃,其偏差在1/200以内。
5.3.1两支撑块的位置应可调节,其间隔应能满足表2的要求。
5.3.2支撑刃前角为5°,后角为10°±1°,端部圆弧半径为1 mm。标准试样冲击刀刃和支座尺寸的相互关系见图1。  
5.4能量指示机构
能量指示机构包括指示度盘和指针。应对能量度盘的摩擦、风阻损失和示值误差做准确的校正。
5.5机体
机体为刚性良好的金属框架,并牢固地固定在质量至少为所用*重摆锤质量40倍的基础上。
6试样
6.1试样外观
试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层和明显杂质。缺口试样缺口处应无毛刺。
6.2试样类型
试样类型和尺寸以及相对应的支撑线间的距离见表2。 表2试样类型、尺寸、支撑线间距离 mm

试样类型	长度l		宽度b		厚度d		支撑线间距离L
	基本尺寸	极限偏差	基本尺寸	极限偏差	基本尺寸	极限偏差
1	80	±2	10	±0.5	4	±0. 2	60
2	50	±1	6	±0.2	4	±0. 2	40
3	120	±2	15	±0.5	10	±0.5	70
4	125	±2	13	±0.5	13	±0. 5	95

  6.3试样的缺口类型和缺口尺寸
6.3.1缺口类型和缺口尺寸见表3。 表3缺口类型和缺口尺寸 mm

试样类型	缺口类型	缺口剩余厚度dk	缺口底部圆弧半径r		缺口宽度n
			基本尺寸	极限偏差	基本尺寸	极限偏差
1〜4	A B	0. 8d	0. 25 1.0	±0. 05	—	—
1、3 2	C C		≤0. 1	—	2 0. 8	±0.2 ±0.1

   
6.3.2 A型缺口的形状和尺寸见图2。    
 
6.3.3 B型缺口的形状和尺寸见图3。  
6.3.4 C型缺口的形状和尺寸见图4。
 
 
 6.4试样选择
试样的优选类型为1型。优选的缺口类型为A型。
6.5板材试样
6.5.1板材试样厚度在3~13 mm之间时取原厚。大于13 mm时,应从两面均匀地进行机械加工到10 ±0.5 mm_。4型试样厚度须加工到13 mm。
6.5.2当使用非标准厚度试样时,缺口深度与试样厚度尺寸之比也应分别满足表3的要求。
6.5.3厚度小于3 mm的试样不做冲击试验。
6.5.4层压板应分别对板面方向和侧向板边方向进行冲击。板面方向缺口长度等于试样宽度,板边方向缺口长度等于板材厚度。见图5、图6。    
6.6试样制备
6.6.1模塑料或挤出料
6. 6.1.1按受试材料的产品标准规定制备试样。若产品标准没有规定,可另按GB 5471和GB 9352制备试样。
6. 6.1.2  1型试样可以从标准多用途试样上切取。
6.6.2板材
板材试样是将板材进行机械加工制备。
6.6.3试样缺口加工
6.6.3.1试样缺口可在铣床、铇床或专用缺口加工机上加工。加工刀具应无倾角,工作后角为15°〜20°。
6. 6.3.2推荐刀尖线速度约为90~185 m/min,进给速率为10〜130 mm/min。
6.6.3.3检査刀具的锐度,如果半径和外形不在规定范围内,应以新磨的刀具更换。
6.6.3.4如果受试材料的产品标准有规定,可用带模塑缺口的试样。但仲裁试验应使用机械加工方法加工试样缺口。模塑缺口试样和机械加工缺口的试样试验结果不能相比。
6.7试样数量
6.7.1除受试材料的产品标准另有规定外,每组试样数应不少于10个。
6.7.2各向异性材料应从垂直和平行于主轴的方向上各切取一组试样。
6.7.3层压材料应在使冲击方向垂直于层压方向(板面方向)和平行于层压方向(板边方向)上各切取一组试样。
7状态调节和试验环境
除受试材料另有规定外,试样应按GB 2918进行状态调节和试验。
8试验步骤
8.1测量试样中部的宽度和厚度;准确至0.02 mm。缺口试样应测量缺口处的剩余厚度,测量时应在缺口两端各测一次,取其算术平均值。
8.2根据试样破坏时所需的能量选择摆锤,使消耗的能量在摆锤总能量的10%〜85%范围内。
注:若符合这一能量范围的不只一个摆锤时,应该用*大能量的摆锤。 8.3调节能量度盘指针零点,使它在摆锤处于起始位置时与主动针接触。进行空击试验,保证总摩擦损失不超过表1的数值。
8.4抬起并锁住摆锤,把试样按规定放置在两支撑块上,试样支撑面紧贴在支撑块上,使冲击刀刃对准试样中心,缺口试样刀刃对准缺口背向的中心位置。
8.5平稳释放摆锤,从度盘上读取试样吸收的冲击能量。
8.6试样无破坏的冲击值应不作取值。试样完全破坏或部分破坏的可以取值。
8.7如果同种材料可以观察到一种以上的破坏类型,须在报告中标明每种破坏类型的平均冲击值和试样破坏的百分数。不同破坏类型的结果不能进行比较.
9结果计算和表示 
9.1无缺口试样简支梁冲击强度a(kJ/m²),按式(1)计算:
           .................................(1)
式中:A——试样吸收的冲击能量,J;
           b——试样宽度,mm;
           d——试样厚度»mm_。
9.2缺口试样简支梁冲击强度a_k(kJ/m²),按式(2)计算:
           ..................................( 2 )
式中:A_k—— 缺口试样吸收的冲击能量,J;
             b——试样宽度,mm;
           d_k——缺口试样缺口处剩余厚度,mm。
9.3侧向缺口试样的简支梁冲击强度a_k(kJ/m²),按式(3)计算:
          .....................................(3)
式中:A_k——侧向缺口试样吸收的冲击能量,J;
            d——侧向缺口试样厚度,mm;
           b_k——侧向缺口试样缺口处剩余宽度,mm。
9.4如果有要求,按式(4)计算标准偏差S:
           ................................(4)
式中:X_i——单个测定值;
         ——组测定值的算术平均值;
           n——测定值个数。
9.5如果有要求,按式(5)计算变异系数CV%:
         ....................(5)
9.6如果需要可按3. 3计算相对冲击强度,其结果以百分比表示。
9.7计算10个试样试验结果的算术平均值、标准偏差和变异系数。全部计算结果以两位有效数字表示。
10试验报告
a. 注明按照本国家标准;
b. 材料名称、规格、来源、制造厂家;
c. 试样的制备及缺口加工方法、取样方向;
d. 试样的类型和尺寸;
e. 缺口类型;
f. 试样状态调节;
g. 摆锤的*大能量、冲击速度;
h. 缺口试样或无缺口试样冲击强度的算术平均值。需要时给出标准偏差、变异系数;
i. 试样的破坏类型及试样破坏百分率;
j. 如果同样材料观察到一种以上的破坏类型,须报告每种破坏类型的平均冲击值及破坏百分率;
k. 试验日期、试验人员。