新型沖擊試驗機的成為試驗機行業新星


沖擊試驗是一個復雜且有爭議的題目,許多因素增加了為加工商的試驗挑選合適沖擊試驗儀器的難度。設計規劃試驗室時,沖擊試驗機與塑料配混機、擠出機及模塑設備一樣,是優選裝置之一。過去,只需在傳統的落錘式和擺錘式沖擊試驗機中選用一種即可,這應該很容易。具體選用哪種機型由原材料、ZUI終用途以及用戶對試驗數據類型的偏好決定。
什么是沖擊試驗?本公司負責技術開發的郝總設計師給出解釋,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%的時間內破壞試件的平均沖擊能量。
目前,通過本公司的銷售資料表明這種“真實”沖擊試驗所得到的成熟數據,主要在原料供應商及配混廠商內部使用。并且,越來越多的塑料加工商更愿意自行進行沖擊試驗,這樣能確保其產品性能保持一致,而不僅僅依賴于原材料供應商所提供的數據。
傳統試驗機具有操作簡單、價格便宜等優點,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,在國內這是ZUI常被選用的試驗。但是傳統試驗方式已經開始受到了挑戰。由于傳統的沖擊試驗機只能控制質量,僅能測量使試件產生破裂所需的能量,但不能提供破壞機理或使成品發生破壞的原因,一些原材料供應商的研究人員已經對這些簡單的試驗提出了異議。而本公司ZUI新的儀器改進了一部分這類缺陷,并且銷量明顯。而且出現了放棄伊佐德沖擊報告(ASTM D256試驗協議中的一項),轉向使用卡比試驗 (ISO 179)的現象。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,這也是其全球標準化成果的一部分。而且,許多原料供應商、配混廠商以及添加劑母料供應商轉向采用儀器化沖擊試驗,這類試驗所用的裝置配有加載傳感器,它能提供更多的材料對沖擊載荷反應的詳細數據。當然本公司在過去幾年里,針對傳統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字讀出器轉變,很多試驗項目已經自動化。
儀器化沖擊試驗機能提供高速應力/應變數據生成的曲線,通過它們可以區分韌性、脆性破壞,還可以區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別的圖形,郝總設計師解釋說。除了傳統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展。其中一個關鍵問題,是越來越多的產品涉及到可靠性,如醫療,汽車配件、玩具,管材等領域。
本公司的一個銷售案例中,一家生產塑料梯子的公司,在對其產品進行從韌性到脆性破壞的試驗時,發現一個難點,在一定溫度下,其材料的彈性不足以恢復原形。該公司為一個城市的下水道系統提供梯子。在冬季,這些塑料梯子開始碎裂。結果,工人從梯子上摔了下來,因為梯子的橫檔已撐不住工人的重量。郝總設計師指出,除溫度外,沖擊結果還受下列諸多因素的影響∶1.工作環境的潮度、濕度。2. 沖擊速率或應變率。3. 錘頭或搖錘的總動量。4. 試樣和沖擊錘的幾何形狀與尺寸,以及沖擊角度和方向等。5. 試件的成型方法(模壓、擠出或捏制)。6. 試件上缺口的加工方法。7. 試件在試驗機上的固定方式。
大約20%的擺錘沖擊試驗需要低溫試件。多數情況下,試件要被冷凍到規定的溫度,然后盡快在擺錘試驗機上(室溫下)進行試驗。然而在室溫下,試樣放置在夾具上的短時間里,其溫度也會升高,并對結果有輕微的改變。由于這個原因,汽車公司(每家都有自己的沖擊實驗規范)愿意使用經過冷處理后的試樣。
(業內資料:
還有幾個因素增加了用戶對伊佐德和卡畢試驗的不滿,特別是原料供應商。美國Ceast的地區銷售代表Gerard Nelson指出,不足之處包括缺口的加工不準確或不正確,以及對韌性破壞和脆性破壞需做主觀判斷等。ISO和ASTM標準對試件的尺寸,沖擊速率,以及錘擊能量要求的差異使問題變得更加復雜。目前在用的大多數沖擊試驗裝置是非儀器化的。ZUI大的原因是歷史造成的。行業擁有大量非儀器化的缺口伊佐德試驗數據。ZUI常用的沖擊試驗標準不需要儀器化沖擊。另外,儀器化試驗系統的成本很高,而且還需要另外的專業技術。)
總結:
什么時候用什么樣的試驗沖擊試驗機的選擇主要取決于其用途:研究開發、質量控制、物料特性、監控購入原料或是產品設計等。有的領域,由于沒有行業規范,還完全沒有試驗標準。此時可以對成型制品或成型組件進行試驗。這種情況下需要熟悉成品的使用環境。例如,餐飲用塑料盤碟的生產廠商,其試驗除了要低于室溫外,還需模擬冷凍儲存時的情況。對沒有特殊試驗要求的成品質量控制試驗,制造廠家可以選用普通的擺錘式沖擊試驗機或落錘式沖擊試驗機。
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