高分子物理实验
实验三 高分子材料冲击性能测试
(一) 实验目的
1. 了解塑料冲击性能的测定方法 2. 掌握冲击性能测试的样品制备 3. 掌握塑料简支梁冲击试验方法理和基本结构。
(二)实验原理
本方法的原理是将试样安放在简支梁冲击机的规定位置上，然后利用摆锤自由落下，对试样 施加冲击弯曲负荷、使试样破裂。用试样单位截面积所消耗的冲击功来评价材料的耐冲击韧 性。图 1所示为摆锤式简支梁冲击试验机的工作原理。
图 1摆锤式简支梁冲击试验机的工作原理
(三)实验仪器及试祥
1．实验仪器 以国产 XJJ— 5摆锤式简支梁冲击机为例。 该机主要技术参数符台 GB1043— 93和 ISO179— 1982标准的要求。
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图 2 摆锤式简支梁冲击实验仪机体结构
机体结构及性能见图 2 ，本试验机由机体、试样安放架、冲击锤、操纵机构及读数装 置等五个部分组成。
ak一一试样缺口处剩余厚度尺寸， mm
b——试样的宽度尺寸， mm
(六)实验报告或实验记录的内容
试验温度： 试验湿度：
试样
截面尺寸

长 a(mm)
宽 厚
b(mm) b(mm)
摆锤预 扬角实 测值α
摆锤空击 厚的升角
α'
试样断裂后摆锤的升角 摆锤力
β
距 FL
PP 板材
记录实验数据，并计算 E，最终算出冲击强度，取平均值。
(五)实验结果与数据处理
1.无缺口试样简支粱冲击强度 σ n(KJ／ m2)由下式求得：
式中 E一一试样吸收的冲击能， J
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a——试样的厚度尺寸， mm b一一试样的宽度尺寸， mm 2.缺口试样简文梁冲击强度 α k(KJ／ m2)由下式求得：
式中 Ｅ一一缺口试样吸收的冲击能， J
③冲击锤 —— 由摆轴 8 、上连接套 12 、摆杆 13 、调整套 14 、摆体 15 、冲击 刀刃 16 等件组成。该机共有四种能量摆锤供选用，其冲击储能分别为 1 、 2J 、 4 、 5J。
④操纵机构 —— 由手柄 9 、挂钩 10 等件组成。当冲击摆扬起所需角度 (150 ° ) 时， 挂钩将摆上的调整套钩住。搬动手柄时，挂钩脱开，冲击摆自由落下，对试样进行冲击试验。
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式中 FＬ——摆锤力距， N m α——摆锤预扬角实测值 (° ) α '——摆锤空击后的升角 (° ) β——试样断裂后摆锤的升角 (° )
图 3摆锤式冲击试验工作示意图 ①为了计算方便，该仪器这一档的修正值已制成表格。试验时，只需从度盘上读取试样 断裂后的数值，就可以从能量损失修正表中查修正后的能量值Ｅ。 ②当摆锤冲击能量大于 4J 时，能量值Ｅ从读数盘上直接读取。
(七)实验注意事项
• 因试验机的安装正确与否直接影响其精度，因此，实验前对仪器的状态要进行检查， 观察水泥台是否坚固，机座水平度是否到位，地脚螺钉有没有拧紧，发现问题及时纠正。
• 对注射成型试样，有的可能由于冷却或定型处理不当而有轻微收缩或变形，测量尺 寸时特别要注意试详边缘相中间之差异，误差超过规定范围的必须剔除。
• 试验机上被动指针压紧钢珠的松紧程度影响着指示能量消耗的准确性，试验前要调 整适当，以免位能量损失超值。
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(八 )思考题
成形温度对制品冲击性能的影响 ？ 材料中有异物和气孔会如何影响冲击性能？ 如何调整仪器处于良好状态，减少试验结果的误差。
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(四)实验步骤
1. 按 GBl039— 92规定调节试验环境并处理试样。 2. 测量试样尺寸。试验前对每个试样的尺寸要进行仔细测量，带缺口的试样要测量缺
口处的剩余厚度，准确至 0.05mm，每个试样的宽度、厚度尺寸各测量三点，取其 算术平均值，每三个试样为一组。 3. 根据试样的抗冲击韧性，选用适当的能量摆锤，所选的摆捶应使试样断裂所消耗的 能量在摆锤总储量的 10%一 80%范围内。 4. 安装冲击摆杆并调整好指针 (如图 1)。安装好摆锤后，为使冲击后指针能正确指 示，应使摆锤处于铅垂位置，检查指针被动针 5是否与主动针 6靠紧，被动针所 指示的位置是否于最大能量处。如不重合则需松开紧固螺母 7，将被动指针指在最 大能量处，然后将螺母 7拧紧。 5. 空击试验。托起冲击摆，使其固定在 150°扬角位置，调整被动指针与主动指针重 合，搬动手柄，让冲击摆自由落下，此时，被动指针应被拨到“零”位置，若超过 误差范围，则应调整机件间的摩擦力，一直至指针示值在误差范围之内。 6. 根据试样规格，调整活动支座 3间的距离 (如图 1)，可使用机中配套的对中板 来调整，其方法是：松开紧固螺针 2，将对中样板放在两活动支座的平面上，使对 中样板的两侧面与支承刀刃相接触，摆锤冲击刀刃对准样板中心的 V型缺口，保证 上述条件到位后拧紧螺钉 2、通过固定座 1将活动支座 3固定在正确位置上。该 机对中样板跨度的规格有四种，分别为： 40mm、 60mm、 70mm和 95mm。 7. 放置试样。试样应放置在两活动支座的上平面上，其测面与支撑承刀刃靠紧，测试 带有缺口的试样，把冲锤放下，让冲击刀刃对正缺口的背面，再把冲锤回复到扬角 位置挂住。 8. 冲击试验。完成上述准备工作后，便可以进行正式冲击试验。首先检查冲击摆是否 处于所需的扬角位置，调整好废盘上的被动指针与主动指针互相接触。然后搬动手 柄 9，摆锤即自由落下，冲断试样。当摆锤在空中瞬时静止时应及时接住，使其止 动并读取度盘上被动指针的指示数值。 9. 能量损失的修正。当摆锤最大冲击能量小于或等于 4J时，能量损失除达到有关标 准要求的规定外，还必须进行修正。修正后的能量值 (即试样断裂所吸收的能量 ) 按下式计算：
①机体部分 —— 包括机体、操纵机构、测量机构、摆轴和试样安放架组成，为确保安 装平稳、准确，在机体上面设有水准泡 17 ，方便调试。
②试样安放架 —— 由固定支座 1 、紧固螺钉 2 、活动试样支座 3 、支承刀刃 4 组 成。试验前，应调整好活动试样支座间的距离，将试样紧靠在支座刀刃的支承面上。