硬质塑料落锤冲击试验方法 通则 征求意见稿

1GB/T14153—XXXX硬质塑料落锤冲击试验方法通则本文件规定了硬质塑料落锤冲击性能的试验方法。本文件适用于硬质塑料管材、管件、型材、板材及塑料零部件落锤冲击性能的测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2918塑料试样状态调节和试验的标准环境（GB/T2918-2018，GB/T2918:2008,MOD）GB/T39812塑料试样的机加工制备（GB/T39812-2021，ISO2818:2018，IDT）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1破坏damage用肉眼观察，试样经冲击产生开裂、断裂、穿透或粉碎称为破坏。3.1.1破坏判据术语damage-criteriaterms3.1.2开裂crack肉眼可观察到的、未穿透材料全厚度的任何裂缝。3.1.3断裂fracture穿过试样全厚度的任何裂缝。3.1.4穿透penetration锤头穿透试样全厚度。3.1.5粉碎shattering试样分成两块或多块。3.2冲击破坏条款impact-damageterms3.2.150%冲击破坏能50%impactenergytofailureE50GB/T14153—XXXX2导致50%试样破坏的能量。3.2.250%冲击破坏质量50%impactfailuremassM50在规定的冲击高度下，导致50%试样破坏的质量。3.2.350%冲击破坏高度H50在规定的落锤质量的，将导致50%试样破坏的高度。4原理本文件给出了两种测试方法：——方法A通过法：采用一定质量的落锤在规定高度下冲击试样，统计发生破坏的个数。一般用于产品的质量控制。——方法B梯度法：采用变换冲击高度（方法B1）或者落锤质量（方法B2）冲击试样的方法，通过统计检验方法计算出50%冲击破坏高度，50%冲击破坏质量，进而计算50%冲击破坏能。5仪器设备5.1冲击试验装置5.1.1基本组件试验装置的基本组件（见图1）为：——惯性质量型能量载体，包括：砝码、锤头；——可选的加速能量系统；——试样支架（见图1）；——可选配夹紧装置（图3）。试验装置应使冲击方向垂直于试样表面，冲击位置位于试样的中心或相关标准规定的位置。GB/T14153—XXXX31试样2半球形锤头尖端3试样支架4夹紧环（可选）5基础6落锤系统支架7加重锤头的保持和释放系统8配重锤头导向轴9重锤10隔音（可选）图1一种落锤冲击试验系统（示例）5.1.2落锤系统落锤系统应能够固定和释放一个加重的锤头，使其在一个或多个导轨的约束下落下。下落过程中名义上应无摩擦和风阻损失，或在校正中必须考虑摩擦量。5.1.3砝码（质量）需要适当的砝码，能够牢固地固定在锤头上。5.1.4锤头锤头表面为抛光半球形，各类型试样推荐的锤头直径如下，或各方达成一致的直径：型材：锤头直径（50±0.5）mm；板材：锤头直径（10±0.1）mm、（20±0.2）mm；管材：锤头直径（25±1）mm、（90±1）mm。5.1.5试样支撑装置5.1.5.1板材试样支撑装置5.1.5.1.1支撑环支撑环（见图1和图2放置在刚性底座上，其设计应确保空气不会被困在试样下方，从而避免可能的弹簧效应。在支撑环下方，应留有足够的空间，以便锤头在试样完全穿透后移动。支撑环的建议内径为（40±2）mm，或者（100±5）mm，最小高度为12mm。45.1.5.1.2锤头/支撑环组合锤头/支撑环组合要求详见表1。表1锤头/支撑环组合5.1.5.2管材试样支撑装置管材试样支撑装置采用V型槽，夹角为120°,长度不小于200mm，使试样稳固地夹在V型槽内。5.1.5.3型材试样支撑装置型材试样的支撑装置如图2所示。图2型材支撑装置示意图5.1.6试验装置的底座试验装置的底座应牢固地安装在刚性结构上，使底座的质量（见图2）具有足够的刚度，以使试样支架的位移最小化，推荐尺寸详见表2。5.1.7夹紧装置（可选）由两部分组成，一个支撑环和一个夹紧环（见图2），用于环形试样。夹紧装置的推荐内径为（40±2）mm，或者（100±5）mm。夹具可以通过对试样施加力来工作。建议夹紧力为3kN。5.1.8撞击后捕捉落锤的装置该装置旨在防止对试样的多次冲击和锤头的损坏。GB/T14153—XXXX51夹紧环（可选）2试样支架图3夹紧装置（示意图）表2加紧装置尺寸单位为毫米(mm)HHR1R5.2测厚仪应能使试样的厚度测量精度达到0.01mm。6试样6.1形状和尺寸6.1.1管材沿着管材长度方向截取长度不小于200mm的试样。6.1.2型材沿着型材长度方向截取长度不小于300mm的试样。6.1.3板材从板材距离边缘不小于100mm处分别截取100mm×100mm的方形试样。6.1.4管件及硬质塑料零部件GB/T14153—XXXX6管件及硬质塑料零部件保持原形状的整体试样。6.2试样制备6.2.1通则试样应按照相关材料规范制备。如果没有相关规定，按照GB/T39812用板材加工试样。因为对切割边缘没有特殊要求，试样也可以用切割或冲孔装置制备。6.2.2板材从较大板材或板材截面上取试样，应尽可能均匀地从表面上制取。不应使用不均匀边缘区域。通常来说，试验是在试样的任意一侧进行的，是随机选择的。但是，如果有理由相信试验结果取决于试样的哪一侧面对锤头，则应分别对每一侧进行试验。这尤其适用于有纹理表面的试样、一侧涂漆的试样和紫外线老化的试样。当评估单侧处理的影响时，板材试样应在另一侧受到冲击；型材试样应在本侧受到冲击。6.2.3管材和型材对于型材或者管材试样，直接沿挤出方向裁切成相应的长度。6.3检查试样试样应无扭曲和翘曲。两个表面应光滑，无划痕、凹坑和凹陷痕迹，以避免开槽效应。应通过目测或用测厚仪测量，检查试样是否符合这些要求。6.4试样数量一般来说，型材和板材每个试样只能冲击一次，方法A的试样数量为10个或相关要求规定的数量，方法B的试样数量应不能少于30个（10个用于预试验，以确定起始能量）；对于大口径管材，不同外径管材的每个样品允许冲击次数按照GB/T14152的规定，因此所需的试样数量是前述数量除以每个样品允许冲击次数并向上取整数。7状态调节应采用相关规范或相关方商定的条件对试样进行状态调节，否则，按照GB/T2918中适当的条件进8试验步骤8.1试验环境8.1.1概述8.1.2室温试验7如果使用GB/T2918标准环境进行状态调节，则在相同环境中进行试验。否则，确保传递时间tT足够短，以防止试样的机械性能（材料状态）因试样温度、湿度变化而发生变化。8.1.3低温试验当试样在低温下进行调节，且试验设备在室温下时，需要一个足够短的传递时间tT，以防止试样在冲击前的温度发生显著变化（即小于5s）；不同的材料或低温处理方式，此传递时间也不相同。8.2厚度测量对于每个试样，在以试样中心为圆心的半径为10mm的圆上彼此等距的三个点处测量厚度，精确到0.02mm。记录测量厚度的平均值。如果任何试样的厚度与该试样的平均厚度相差超过5%，则丢弃该试样并用另一试样替换。8.3夹紧试样（可选）此测试的默认条件是试样松开。但是，如果试样被夹紧，则应注意确保夹紧力不会使试样弯曲或受到扭转力。8.4冲击试验步骤8.4.1概述将试样放在支撑架上，并夹紧（如适用）。将必要的砝码牢固地固定在锤头上以达到预设定的冲击质量。根据使用的方法，将落锤放在指定高度的位置，然后松开落锤。如果落锤从试样表面反弹，在其反弹后抓住落锤以防止：——多次冲击试样表面；——如果落锤的半球面与仪器的金属部件发生碰撞，对其造成的任何损坏。检查试样以确定其是否有破坏。每个试样只应冲击一次。——对于板材试样，冲击在试样的中心位置。——对于管材和对称管件，沿圆周方向冲击，冲击点选在垂直直径的顶部。——对于不对成管件或型材，用一般试样先冲击一面，剩下一半再冲击另一面。8.4.2方法A：通过法按照产品标准规定的冲击高度及落锤质量对试样依次进行冲击并检查每个试样是否发生破坏。8.4.3方法B：梯度法8.4.3.1概述在这种方法中，在试验过程中采用均匀的能量增量，并在冲击每个试样后调整能量。冲击时的能量可以通过改变恒定高度的质量或改变恒定质量的高度来调整。a)恒定落锤高度法对于可变落体质量，优先选择1m的落体高度。如果用这种方法不能破坏试样，则建议采用替代的恒定落锤质量法。GB/T14153—XXXX8b)恒定落锤质量如果使用可变高度，则应在0.3m和2.0m之间的任何范围内选择，但优先选择在1.0m左右。8.4.3.2预试验使用10个试样估算50%的冲击破坏能E50。8.4.3.3试验步骤根据预试验，选择接近预期冲击破坏能量的能量作为起点。选择与样品冲击强度相适应的能量增量ΔE。根据预试验，ΔE值约等于预期冲击破坏能量E的5%通常是合适的。冲击第一个试样后，检查试样以确定其是否有破坏，并以表A.1所示的形式记录结果，用“○”表示无破坏，用“×”表示破坏。如果第一个试样破坏，则将能量减少ΔE；如果第一个试样没有破坏，则将能量增加ΔE。继续测试后续的试样，根据前一个试样是否破坏，确定下一个冲击能量减少或增加ΔE。8.5数据处理按照公式（1）或公式（2）计算m50或者H50；如果用未破坏数量（N=N○)计算，则取加号；如果用破坏数量（N=N×)计算，则取减号。式中：式中：m50——50%冲击破坏质量，单位为千克（kgm0——试验中k个质量mi（i=1～k）中的最小质量，单位为千克（kgΔm——质量增量，单位为千克（kg）。)式中：H50——50%冲击破坏高度，单位为米（m）；0——试验中k个高度Hi（i=1～k）中的最小高度，单位为米（m）；ΔH——高度增量，单位为米（m）。GB/T14153—XXXX9式中：ni——在每个高度Hi或质量mi下，分别破坏或未破坏的试样数量。式中：i——从m0开始的质量增量数或从H0开始的高度增量数，由公式（5）和公式（6）计算。式中：i——从ma开始的质量增量数或从Ha开始的高度增量数；m0——试验中k个质量mi（i=1～k）中的最小质量，单位为千克（kgΔm——质量增量，单位为千克（kg0——试验中k个高度Hi（i=1～k）中的最小高度，单位为米（m）；ΔH——高度增量，单位为米（m）。8.5.2E50计算恒定高度按照公式（7）或恒定质量按照公式（8）计算50%冲击破坏能量E50。式中：E50——导致50%试样破坏的能量，单位为焦耳（J）；H——恒定落锤高度，单位为米（m）；m——恒定落锤质量，单位为千克（kgg——重力加速度（9.81m/s2）。8.5.3标准偏差按照公式（9）计算标准偏差S，如果未满足条件0.5s≤ΔE≤2s，则用另一个ΔE重复试验。式中：式中：s——标准偏差，单位为焦耳（J）；B——按照公式（10）进行计算。GB/T14153—XXXX8.6有效数字所有计算算术平均值报告取两位有效数字。9试验报告试验报告应包括以下信息：a)本文件编号；b)试验参数如下：1)使用的方法：A、B1或B2；2)支撑方式：管材的V型支撑、型材的支撑距离、板材的支撑环直径；3)锤头直径；4)试样状态是夹紧（C）还是松开（U），如果使用夹持，则应详细说明夹持方式；c)与试验材料有关的类型、识别标记、原产地、接收日期和其他相关数据，如涂层、纹理和纹理方向；d)试样的形状和尺寸，包括不限于型材的壁厚、板材试样的平均厚度、管材试样的外径与壁厚；e)试样的制备方法和数量；f)试验条件和状态条件（如适用）；g)使用的恒定落锤高度（或落锤质量）和增量；h)商定的冲击破坏判据；i)试验后试样的外观（可选）；j)以焦耳为单位的50%冲击破坏能量，精确到3位有效数字；如有需要，以表格形式显示单个试验结果（参见图A.1）；k)测试日期。GB/T14153—XXXX（资料性）计算示例设:1kg的重锤,