塑料的沖擊強(qiáng)度通常采用擺錘沖擊的形式測試,，但因多種因素影響,，擺錘沖擊測試往往很難獲得變異系數(shù) ＜5% 的測試結(jié)果。

針對測試設(shè)備和試樣材質(zhì)等固有性能對沖擊強(qiáng)度的影響,，可點擊鏈接查看詳情：擺錘沖擊強(qiáng)度的影響因素（上）,。本文將對人員操作對沖擊強(qiáng)度的影響進(jìn)行分享和討論。

在確定測試設(shè)備和材料后,，擺錘沖擊的流程為：試樣成型,、缺口加工、測試。從裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展角度看,，成型工藝,、缺口加工、測試細(xì)節(jié)是決定試樣斷裂過程吸收能量的關(guān)鍵因素,。

大部分?jǐn)[錘沖擊樣條都是通過注塑成型,，或模壓成型以及擠出成型后裁切得到。成型方式的不同會導(dǎo)致樣品在結(jié)晶,、取向,、內(nèi)應(yīng)力上產(chǎn)生很大的區(qū)別。

模壓成型的材料幾乎是各向同性的,，內(nèi)應(yīng)力較?。?/span>注塑成型一般會在流動方向上取向,，也可通過控制注射速度,、模溫、保壓壓力等參數(shù),，結(jié)合模具設(shè)計,，控制結(jié)晶度與內(nèi)應(yīng)力；擠出成型的樣品在通過模具后往往會采用驟冷的方式,，因此取向很明顯,，但結(jié)晶度較差,。

注塑成型

模壓成型

擠出成型

三種成型工藝中,，經(jīng)常用到的是注塑成型,，但不同的注塑工藝也會對樣品微觀結(jié)構(gòu)造成很大影響,。

通常注射溫度過高會導(dǎo)致應(yīng)力松弛,，解取向增加,，而注射溫度過低會影響流動,，產(chǎn)生熔接痕,；注射速度過低則流動取向降低,，過高會導(dǎo)致剪切加強(qiáng),，引起熔體破裂甚至樣品燒傷等不適的情況；保壓壓力過高會產(chǎn)生飛邊,，過低會導(dǎo)致樣品無法充滿,；保壓時間太短，樣品會產(chǎn)生變形,，保壓時間過長,，樣品內(nèi)部甚至?xí)a(chǎn)生負(fù)壓；模溫過低,，樣品冷卻過快,，內(nèi)應(yīng)力過大，模溫太高，解取向增大,。

結(jié)晶度越高,、球晶尺寸越大，試樣越脆,，沖擊強(qiáng)度越?。蝗∠騼鼋Y(jié)度高,，斷裂需要破壞的主價鍵的比例提高,，沖擊強(qiáng)度越大；內(nèi)應(yīng)力越大,，越容易產(chǎn)生裂紋,，沖擊強(qiáng)度往往越小。

在 Instron 的測試經(jīng)驗中曾遇到某種 HDPE,，注塑成型試樣的沖擊強(qiáng)度是模壓成型試樣的沖擊強(qiáng)度相差4倍,，主要原因是注塑過程能很好地在流動方向上產(chǎn)生凍結(jié)取向，斷裂時需要破壞的主價鍵比例大大增加,。模壓成型的試樣沒有取向,，也沒有控制好冷卻過程，樣品結(jié)晶度更高,，斷裂時需要破壞的主價鍵比例降低,。

絕大部分材料都采用缺口沖擊測試,，高質(zhì)量的缺口是確保沖擊實驗結(jié)果正確可靠的基礎(chǔ),。

模塑缺口試樣沖擊強(qiáng)度往往大于機(jī)械加工的缺口試樣，并且模塑的缺口試樣和缺口尺寸還會受到成型工藝,、模具收縮率等因素的影響,，因此行業(yè)內(nèi)通常采用機(jī)械加工的方式制備缺口。前面提到高結(jié)晶度的材料對缺口更加敏感,，因此此類材料的缺口制備過程需要更加精細(xì)的控制,。

根據(jù)刀片的運(yùn)動方式，目前主流的缺口加工方式為線切割和旋轉(zhuǎn)切割,。

缺口的加工,，一方面要考慮獲得尺寸標(biāo)準(zhǔn)且穩(wěn)定的缺口，另一方面要減少摩擦生熱,。穩(wěn)定的缺口通常需要分多次精細(xì)切割,，并且需要較低的給進(jìn)速度。現(xiàn)代線切割方式的機(jī)器大都采用刀尖接觸試樣,，并且一些較好機(jī)器退刀過程刀片和樣品無摩擦,，因此發(fā)熱量大大減少。旋轉(zhuǎn)切割由于較慢的給進(jìn)速度，摩擦生熱往往比線切割更嚴(yán)重,，因此更需要很好的降溫措施,，才能獲得更好的缺口。

好的缺口與燒焦的缺口

大部分材料都可以參考 ISO 2818 提供的參數(shù)做相應(yīng)調(diào)整,，以獲得最佳的缺口制備效果,。

在確保設(shè)備、樣品都滿足測試需求后,，實際的測試過程還會受測試細(xì)節(jié)的影響,。

錘頭的選擇

ISO 標(biāo)準(zhǔn)要求錘頭吸收能量在 10%~80% 之間，并且?guī)讉€錘頭都滿足需求的情況下,，盡量用能量較高錘頭,。ASTM 標(biāo)準(zhǔn)則要求盡量用能量較小的錘頭，并且吸收能量 <85%,。

能量較高的錘頭沖擊過程中速度降低較少,，試樣斷裂過程應(yīng)變速率變化較小，更容易脆性斷裂,。小能量錘頭測試過程速度降低較多,，容易引起韌性斷裂。在ji端情況下,，錘頭的選擇會引起測試結(jié)果巨大的變化,。

*同時滿足的情況下，按標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)選擇能量更大的擺錘,。例如有缺口沖擊能量 30kJ/㎡,，應(yīng)選擇 7.5J 擺錘。

*同時滿足的情況下,，按標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)選擇能量更大的擺錘,。例如有缺口沖擊能量 30kJ/㎡，應(yīng)選擇 5.5J 擺錘,。

試樣擺放的影響

注塑試樣因為存在脫模角,，側(cè)面實際上是梯形。簡支梁沖擊時,，試樣朝上和朝下擺放,，會造成測試結(jié)果一定的偏差，在沖擊強(qiáng)度較小的樣條上尤其明顯,。

Instron 團(tuán)隊曾做過一種樣條,，兩種擺放方式測沖擊強(qiáng)度分別為1.3kJ/㎡ 和 1.2kJ/㎡。試樣的對中也會明顯影響測試結(jié)果,，擺放試樣時更應(yīng)注意,。

溫度影響

溫度升高,，沖擊強(qiáng)度提高，溫度降低,，沖擊強(qiáng)度則降低,。在常溫測試中，抓取樣條的時候要避免手接觸試樣缺口附近的位置,，以免熱傳導(dǎo)引起升溫,。

Instron 團(tuán)隊曾做過一項測試，將樣條放手里握 10s 后測試,，發(fā)現(xiàn)沖擊強(qiáng)度提高了 20%,。此外，在低溫沖擊中,，尤其是懸臂梁沖擊,，樣條有一半夾在夾具內(nèi)，夾具對試樣的熱傳導(dǎo)不可忽視,，需要將夾具也降低到測試溫度,，才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

斷裂樣條動能的影響

在沖擊強(qiáng)度較小的測試中,，就不能忽略試樣飛出去的動能,，因此 ASTM D256 的方法 C 要求將斷裂的試樣撿回來再沖擊一次，扣除試樣動能,。而在平時的測試中,，也應(yīng)注意試樣的擺放，讓飛出去的試樣尺寸一致,，以確保動能一致,。

Instron 的擺錘試驗系統(tǒng)擁有如下優(yōu)勢：

全自動缺口制樣機(jī)采用線性切割,，最大限度減少切割發(fā)熱量。通過精確的單次切割量控制,、準(zhǔn)確的切割速度控制,、定制刀片冷卻系統(tǒng)的退刀方式，配合雙缺口加載器和啞鈴形試樣的切邊等裝置,，在保證缺口的高度準(zhǔn)確情況下讓樣品制備既節(jié)省時間又節(jié)省人力,，為您的沖擊試驗保駕護(hù)航。

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