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1、4塑料塑料简支梁冲击强度的测定简支梁冲击强度的测定 PlasticsDetermination.of charpy Impact strength 第二版第二版 1993-05-15 1 适用范围适用范围 1.1 本国际标准规定了塑料在规定条件下测定简支梁冲击强度的方法。 规定了几种不同种类的试样和试验配置。根据材料类型、试样类型和缺口的类型规定了不同试验参数。 1.2 本方法用于研究规定类型的试样在规定冲击条件下的行为， 也用于估计试样在试验条件固有范围内的脆性和韧性。 本方法比 ISO 180(悬臂梁)有较大的应用范围，且更适用于测试显示层间剪切断裂的材料或由于环境因素存在表面影响的材料。
2、 1.3 本方法适用于下列范围的材料 硬质热塑性模塑和挤塑材料，包括填充材料和增强未填充材料，硬质热塑性板材； 硬质热固性模塑材料，包括填充和增强材料，硬质热固性板材，包括层压材料； 纤维增强的热固性和热塑性复合材料，包括单向或非单向的增强材料如毡、织物、纺织粗纱、短丝束、复合和杂混复合材料、玻璃粗纱和碎纤维、预浸渍材料制成的片材（预浸料坯） ； 热致液晶聚合物。 本方法一般不适用于硬质多孔材料和含有多孔材料的夹层结构材料。另外，长纤维增强的复合料或热致液晶聚合物一般不用缺口试样。 1.4 本方法适用于模塑到所选尺寸试样，以标准多用途试验试样(见 ISO 3167)的中部机械加工的试样，或者由
3、成品和半成品如模塑制品、层压制品和挤塑或铸塑板机械加工的试样。 1.5 本方法规定了试样的优选尺寸。不同尺寸和缺口的试样以及不同条件下制备的试样进行的试验所得的结果是不可比的。其他因素，如摆锤的能量大小，冲击速度和试样的状态调节也能影响结果。因此，当需要可比数据时，必须仔细地控制和记录这些因素。 1.6 本方法不宜用作设计计算数据的来源。但是，通过在不同的温度试验，改变缺口半径和/或厚度以及不同条件下制备试样，可以获得材料的典型特征资料。 本文引用的下列标准所包含的若干条款， 构成本国际标准的条款， 出版时所标明的版本是有效的。 由于所有的标准都要进行修订， 因此鼓励按本标准订立协议的各方研究
4、使用下列标准最新版本的可能性。IEC 和 ISO 成员均有现行有效的国际标准的目录。 ISO 2911977 塑料状态调节和试验的标准环境 ISO 2931986 塑料热塑性塑料压塑试样 ISO 294 塑料热塑性塑料注塑试样 ISO 2951991 塑料热固性塑料压塑试样 ISO 12681974 塑料试验用的玻璃纤维增强树脂胶粘低压层板或板条的制备 ISO 2557/11989 塑料无定形热塑性塑料具有规定最大回复率的试样第一部分：条 ISO 2557/21989 塑料无定形热塑性塑料具有规定回复率的试样 第二部分：板材 ISO 26021980 测试结果的统计解释平均值的估计置信区间 I
5、SO 2818 塑料用机械加工法制备试样 ISO 3167 塑料多种用途试样 3 定义定义 本标准使用下列定义： 3.1 无缺口试样简支梁冲击强度，cua：无缺口试样断裂时所吸收的冲击能量，它与试样原始横截面积有关，以2/mkJ表示。 3.2 缺口试样简支梁冲击强度，cNa：缺口试样断裂时所吸收的冲击能量，与试样缺口处的原始横截面积有关，这里，N=A,B 或 C 取决于缺口类型（见 6.3.1.1.2） 。以2/mkJ表示。 3.3 侧向冲击(e)：冲击方向平行于尺寸 b,冲击在试样窄的纵向表面 hl 上（见图 41左侧及图 42 和图 45） 。 3.4 贯层方向冲击(f):冲击方向平行于尺
6、寸 h, 冲击在试样宽的纵向表面 bl 上（见图 41 右侧及图 43 和图 45） 。 3.5 垂直冲击(n)：冲击方向垂直于增强料平面(见图 45)。 此用于薄片型的增强塑料。 3.6 平行冲击(p)：冲击方向平行于增强料平面(见图 45)。 4 4 原理 原理 支撑成水平梁的试样用摆锤一次摆动破坏，冲击线在两支座中间。 在缺口试样侧向冲击情况时，冲击线正对缺口(见图 4-1 左侧和图 4-2)。 5 仪器 5 仪器 5.1 试验机 即将出版(ISO 2941975 修订版) 即将出版(ISO 28181980 修订版) 即将出版(ISO 31671983 修订版) 5.1.1 试验机为摆
7、锤式，并具有刚性结构。应能测量试样破坏过程所吸收的冲击能，W。 此冲击能的值定义为摆锤原始能量 E 和摆锤破坏试样后剩余能量之间的差值。能量应准确校准摩损失和空气阻力损失(见表 41 和 7.4)。 5.1.2 试验机应具有表 41 所示的特性参数 为了使试验机适用于 1.3 条规定范围所有材料，有必要使用两台以上试验或使用一套可置换摆锤(见 7.3)的试验机。由不同摆锤所得的结果不宜作比较。摩擦损失应定期核查。 5.1.3 试验机必须牢固地固定在质量至少为使用的最大摆锤 40 倍的机座上。 机座应能调准使冲头和支座符合 5.1.4 和 5.1.6 的规定。 5.1.4 摆锤的冲击刀刃应为斜削
8、成 3010的硬钢，并倒圆成 R 1:20.5mm 的半径。刀刃通过试样支座中央偏差小于0.2mm,并应对中， 以便与矩形试样的整个宽度或厚度接触， 接触线应与试样纵轴线垂直，偏差小于20。 表 41 摆锤冲击试验机的特性参数 冲击能 E(公称), J 冲击速度 V0 M/S 无试样时最大 允许摩擦损失 J 有试样下校准后 允许的最大误差 J 0.5 1.0 2.0 4.0 5.0 2.9 （10%） 4 2 1 0.5 0.5 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 7.5 15.0 25.0 50.0 3.8 （10%） 0.04 0.05 0.10 0.20 0.05 0.05
9、 0.10 0.10 最大允许误差不能超过摆锤能量范围 10%80% 5.1.5 旋转轴和试样中心冲击点的距离应在摆锤长度 Lp 的1%以内。 注 1）摆锤长度 Lp.m，可以用下式通过摆锤小振幅周期振动测定 224/TgLpN=D (1) 式中 Ng自由落体的标准加速度.2/ sm(9.812/ sm) T完成一次摆动(往复)的时间,s;由至少50次连续的和无干扰的摆动测得(已知精度为1/2000)，摆动的角度，离中央的边应小于 50 5.1.6 试验支座应为两块严格固定好的光滑块， 应装配使规整矩形试样纵轴水平， 偏差小于1/200，在冲击瞬间，试样冲击面平行于摆锤冲击刀刃，偏差小于 1/
10、200。试样支座不应限制试样的移动。 支座的形状如图 4-1 所示。跨度 L，是试样在支座上的接触线间距离，如图 4-2 规定。冲锤应具有对准试样中心的装置，偏差在0.05mm 以内。不同类型的试样可能需要不同的支座。 5.2 测微器和测量仪 测微器和测量议适用于测量试样基本尺寸，精确至 0.02mm。测量缺口试样尺寸Nb 时，测微器应装有 23mm 宽和合适仿形的测量头以适应缺口的形状。 6 试样试样 6.1 制备 6.1.1 模塑或挤塑料 应按照有关材料规范制备试样。当没有规范或另有其他规定时，应按照 ISO 293、ISO 294、 ISO 295、ISO 2557/1、ISO 2557
11、/2、合适的方法直接由材料压塑或注塑或者由混合物压塑或注塑的板材按照 ISO 2818 机械加工。 注 2）1 型试样可由符合 ISO 3167A 型多用途试样切割。 6.1.2 板材 应按照 ISO 2818 从板材进行机械加工制得试样。 6.1.3 长纤维增强聚合物 应按照 ISO 1268 或其他规定或按照制备方法约定制备板材。再按照 ISO 2818 机械加工成试样。 表 4-2 试样类型、尺寸和跨度(见图 4-1) 单位:mm 类型 长度 L 宽度 b 厚度 h 跨度 L 1 802 1000.2 400.2 5 . 0062 2 3 25h (11 或 15)h 10 或 15 3
12、 20h (6 或 8)h 注意试样类型号码与 ISO 1791982 所用不同. 试样尺寸(厚 h、宽 b 和长 l)按照:hbl 的规定. 优选厚度。如果试样从片材或板材上切割 h 应等于片材或板材的厚度，最多到 10.2mm(见 6.3.1.2). 2 型和 3 型试样仅用于 6.3.2 款中所述的材料. 10mm 用于较细结构的增强材料,15mm 用于粗结构的增强材料(见 6.3.2.2). 6.1.4 检查 试样应无扭曲，并且有相互垂直的平行表面。表面和边应无划痕、麻点，凹痕和飞边。 应对照直尺、矩尺和平板目视观察，和用螺旋测微器测量，检查试样是否符合要求。 对观察或测量到一项或几项
13、不符合要求的试样，应在试验前舍弃或机械加工到合适尺寸和形状。 6.1.5 缺口 6.1.5.1 缺口应按照 ISO 2818 进行机械加工制备。切割齿的形状应使试样产生如图 4-4 所示的形状和厚度，且同主轴成直角。 6.1.5.2 如果受试材料已规定，也可以使用模塑缺口试样。模塑缺口试样所得的结果与机械加工缺口试样所得结果不能比较。 6.2 各向异性 某些类型的板材根据板材的平面方向可能显示不同的冲击性能。在这种情况下，通常切割几组试样，其主轴分别平行和垂直于板材某一特征方向，这种特征或者是可见的，或者是由制造方法已知。 6.3 形状和尺寸 6.3.1 不显示层间剪切断裂的试样 6.3.1.
14、1 模塑和挤塑料 6.3.1.1.1 按表 4-2 和表 4-3 规定，应采用有三种不同类型缺口 1 型试样，如图 4-2 和图 4-3所示。缺口应位于试样的中心。 注 3）一型试样（见表 4-2）可以从符合 ISO 3167 多用途 A 型试样中间部分制得。 表 4-3 方法编号、试样类型和缺口尺寸不显示层间剪切断裂的材料 方法编号 试样类型 冲击方向 缺口类型缺口底部半径Nr缺口底部剩余宽度 Nb 无缺口 单缺口 ISO 179/leU ISO 179/leA ISO 179/leB ISO 179/leC 1 侧向冲击 A B C 0.250.05 1.000.05 0.100.02 8
15、.00.2 8.00.2 8.00.2 ISO 179/lfU 1 贯层冲击 无缺口 注意试样类型号码，缺口类型字母标志和方法编号号码与 ISO 1791982 所使用不同. 如果试样从板材或成品制得， 板材或成品的厚度应加到方法编号上,并且,未增强试样对经受拉伸力的机械加工表面进行测试。 优选方法。 特别用于研究表面影响(见 1.2 和 6.3.1.1.3). 6.3.1.1.2 缺口优选类型是 A 型（见表 4-3 和图 4-4） 。对于大多数材料，无缺口试样或 A 型单缺口试样按照 3.3(侧向冲击)是合适的。如果 A 型缺口试样在测试中冲不断，则使用 C 型缺口试样。如果需要材料缺口灵敏度信息，就要测试 A、B 和 C 型缺口试样。 注 4）C 型缺口代替了以前的 U 型缺口，因其在某些情况下给出的结果不可比。 6.3.1.1.3 根据 3.4(贯层方向冲击)测试无缺口或双缺口试样可用于研究表面影响(见 1.2
