ASTM-D256-97塑料冲击试验方法(中文版)

1ASTMD256-1997塑料的悬臂梁冲击性能检测的标准试验方法塑料的悬臂梁冲击性能检测的标准试验方法塑料的悬臂梁冲击性能检测的标准试验方法塑料的悬臂梁冲击性能检测的标准试验方法本标准以固定编号D256出版，紧接在编号后的数字表示本方法当次被采用的年份，或在修订情况下表示最近一次修订的年份。括号内的数字表示最近一次批准的年份。右上角希腊字母表示从最近一次修订或批准后的编辑改变。1适用范围适用范围适用范围适用范围1.1本测试方法适用于塑料耐挠曲冲击破损性的测定，用安装在“标准化”仪器中的“标准化”（注1）摆锤作一次摆动，使标准试样断裂，试样所吸收的能量来表示。本测试方法的标准试验要求试样有一道铣成的缺口（注2）。在试验方法A、C和D中，缺口处的强度集中从而导致脆性而非韧性断裂。在试验方法E中，通过将有缺口的试样180°反向固定在台钳中，可得冲击强度。所有试验结果按每单位试样宽度或切口处的面积所吸收的能量报出。注注注注1：此摆锤式冲击试验仪已经“标准化”，即它们须符合某些要求，包括要有一个固定的摆锤下落高度，使得摆锤冲击时的冲击速度固定不变。但是，对具有不同冲击强度的试样使用具有不同初始能量的摆锤（初始能量的不同可通过改变摆锤的有效重量来产生）。另外，也允许仪器制造厂家使用不同的摆长和摆结构可能会产生摆锤刚性的不同（见第5节）以及其它一些仪器设计上的差别。试样的“标准化”是指试样要求具有定长、定厚和一个特殊设计的铣成缺口，而试样宽度允许在一定范围内变动。注注注注2：：：：IZOD试样上的缺口有助于集中应力，减小塑料形变，使断裂对准缺口后的部分试样，这样就减少了断裂能量的分散。但是，由于塑料的弹性和粘弹性之间的差别，材料间应有不同的给定缺口。塑料“缺口灵敏度”衡量可用试验方法D，即通过比较具有相同缺口的试样的断裂能量来获得，除了缺口底部半径不同外，其它都相同。注注注注3：：：：在整理这些标准试验方法的结果时须小心，下述试验参数会对试验结果有明显的影响：加工方法，包括但不只限于加工工艺，模制条件，模具设计和热处理；开缺口方法；缺口工具的速度；缺口仪器的设计；缺口的质量；开缺口和试验间的时间；试样厚度、缺口后的试样厚度及状态调节环境。1.2以SI单位制表示的值作为标准值，而括号内的值仅供参考。1.3本方法可能包含危险的物质操作和设备，这个标准没有提供与它的使用有关的2所有安全问题。使用者有必要制定适当的安全和健康条例，并在使用前确定规章制度的适用范围。注4：本试验方法仅在标题上相似于ISO180：1993，内容显著不同。2参考文献参考文献参考文献参考文献2.1ASTM标准D618测试用塑料和电绝缘材料的状态调节技术D883塑料有关的术语D3641模塑和挤出的热塑性塑料的注塑成型试验样品的标准制样方法D4000特定塑料的材料的分类系统D4066尼龙注射和挤出材料的规格D4812塑料的引人注意的悬臂梁冲击强度的试验方法E691为测定试验方法精密度而进行的实验室间研究技术2.2ISO标准ISO180：1993塑料—悬臂梁冲击强度的测定3术语术语术语术语3.1定义：与塑料有关的定义见术语D883。3.2本标准的特定术语的定义3.2.1悬臂：一条仅固定一端的突出梁。3.2.2V型口敏感性：一种评定V型缺口半径的作用影响而造成冲击能量差别的测量方法。4试验种类试验种类试验种类试验种类4.1本试验方法中共有4个相似方法（见注5）。所有方法使用相同的试验和样品尺寸。从不同试验方法得到结果不具有相关性。注5：简支梁试验方法B已被移走，并用新标准重新出版。4.1.1在试验方法A中，试样是以垂直悬臂梁形式夹持的，摆锤作一次摆动冲击使试样断裂，初始冲击线与试样夹具，缺口中心线等距且位于有缺口的一面上。4.1.2试验方法C与A类似，但增加了对抛掷部分试样所有消耗的能量的测定程序，此读出值可称作“估计净IZOD冲击强度”。试验方法C对于缺口IZOD冲击强度小于27J/m（0.5英尺·磅力/英寸）的材料比试验方法A要好，而对于IZOD冲击强度高于此值的材料来讲，试验方法A和C之间的差别就不很重要了。4.1.3试验方法D提供了材料缺口灵敏度的测量，缺口处的应力集中随半径的递减而增加。4.1.3.1对于一个给定的系统，较大的应力集中会导致较高的局部应变速率，由于应变速率对断裂能量的影响会随材料而改变，因此可通过测量具有不同缺口半径的试样3来获得对此影响的量度。在IZOD型试验中，已经证明了只要所有试样都具有相同的断裂类型（见1.8和22.1），则断裂能量对缺口半径的函数关系，在半径为0.03~2.5mm（0.001~0.100in）间会呈现相当好的线性。4.1.3.2对于此试验来讲，除非1.0mm半径试验给出“不断”的结果，否则都可使用半径在0.25~1.0mm（0.010~0.04.0in）间的直线的斜率b（见22.1），在那种不断的情况下，要使用0.25~0.50mm（0.010~0.020in）半径。在此试验条件下，缺口半径对试样冲击断裂能量的影响可用斜率b来衡量，对于具有低b值的材料来说，不论其标准缺口下断裂能量是高还是低，对缺口半径的差别都相当不敏感；而对于具有高b值的材料来说，其断裂能量则高度依赖于缺口半径。斜率b不能用于设计计算中，但可以供设计者指南之用且可用于材料的选择。4.2除了试样是与常用冲击位置反向180°定位在台钳中，仪器的冲锤是冲击在试样与缺口相反的一面上的（见图1、图2）外，试验方法E与试验方法A相似。试验方法E是反向缺口试验，用于指示塑料的无缺口冲击强度，然而，由反向缺口方法所取得的结果与由完全非缺口样品取得结果不一致（见28.1）。5意义和用途意义和用途意义和用途意义和用途5.1在用本试验方法处理样品前，应制定被测试材料的规格说明作为参考。材料规格说明所包括的试验样品制备、状态调节、大小规格和试验参数应在该部分试验方法提供，如果没有材料规格说明，那么可利用缺省条件来做。5.2附加能量摆锤冲击试验表征的是在试样安装、开口（应力集中）和摆锤冲击速度的规定条件下规定尺寸的标准试样的断裂能量。5.3在试样断裂过程中，摆锤损失的能量是下列所需能量的总和：5.3.1引发试样断裂的能量；5.3.2使裂纹在试样上扩展的能量；5.3.3抛掷断裂试样的自由端（一块或几块）所耗的能量（即“抛掷修正”）；5.3.4弯曲试样的能量；5.3.5摆臂产生振动所耗的能量；5.3.6机框或底座产生振动或水平移动所耗的能量；5.3.7克服摆轴承和附加能量指示机构产生的摩擦阻力以及克服风阻（摆与空气摩擦产生的阻力）所耗的能量；5.3.8在冲击线处使试样被压入或产生塑性形变消耗的能量；5.3.9克服冲击端（或摆的其它部分）擦过弯曲试样表面所引起的摩擦阻力消耗的能量。5.4对于相对较脆的材料，由于其裂纹扩展能量与引发断裂的能量相比很小，因此，在实际应用中，所指示的吸收冲击能量就是5.3.1和5.3.3的总和。在试验相对较密和较脆的材料时，抛掷修正（见5.3.3）可相当于吸收总能量的大部分。试验方法C已应用4图1悬臂梁试验方法A和C的台钳、试样、冲击边的相互关系图2悬臂梁试验方法E的台钳、试样、冲击边的相互关系于IZOD冲击强度小于27J/m（0.5英尺·磅/英寸）的材料(见附录×5)。用试验方法C所获得的抛掷修正只是对抛掷误差的一个大致估计，这是由于在再抛掷试样过程中，转速与线速不可能与原来的抛掷相同以及试样中贮存的应力在试样断裂过程中会作为动能释放出来的原因。5.5对于坚韧、柔软、纤维填充或棉布层压材料，裂纹扩展能量(见5.3.2)比引发断裂能量(见5.3.1)要大。在试验这些材料时，该因素(见5.3.2，5.3.5和5.3.9)就变得相当显著了，甚至在试样是准确机加工和定位及仪器状况良好，有足够的能量时也是如此（注6）。弯曲能量（见5.3.4）和压痕损失能量（见5.3.8）在试验软材料会变得相当显著。注注注注6：仪器框架和底座应是足够坚固和结实的，以使其能测试坚韧试样而不会产生移动和过量振动，但设计必须保证冲击的中心在摆锤中心。当使用脆性试样时，保证冲击端精确定位在冲击中心处会减少摆臂的振动。但是，对于较坚韧的试样，即使在冲击5端是正确定位时，也会产生由于摆臂振动及作摆臂设计的部分修正而引起的一些损失。5.6在一台有足够坚固性和足够重的精心设计的仪器上，由于5.3.6、5.3.7引起的能耗应非常小。当在不够重且没有紧固在重型底座上的仪器上试验宽的坚韧材料时，振动能耗（见5.3.6）就会变得相当大。5.7对于一些材料，会找到一个试样的临界宽度，低于此临界宽度，试样呈现韧性，这可通过缺口后面区中发生的明显的拉伸或细颈现象证明，也可通过相对较高的能量吸收来证明，而高于此临界宽度，试样呈现脆性，这可通过没有或很少有拉伸或细颈迹象证明，也可通过相对较低的能量吸收来证明，由于这些测试方法允许试样宽度有一定的变化，且由于宽度决定许多材料是脆性、低能断裂还是韧性、高能断裂。因此，有必要在材料规格中规定宽度值，同时附上与材料和与宽度对应的冲击值。在先进的观点里，在宽度差异超过几mil的样品间测定的数据是不能作比较的。5.8按以下四个代码的种类中的一个，记录每个试样的破损类型：C完全断裂——试样分成两段或多段的断裂。H铰链断裂——是一种不完全断裂，试样的一部分不能使自身支撑在水平上的位置，而另一部分仍保持垂直（二部分间夹角小于90°）。（破裂试样的两段只是由很薄的表皮连接在一起，而且这种铰链没有任何残留刚性。）P部分断裂——也是一种不完全断裂，但不符合绞链断裂定义，但在凹痕尖角至另一边间的裂纹至少有90%。NB非断裂——是一种不完全断裂，在凹痕尖角至另一边间的裂纹扩展没有达到90%。(只是弯了,可能有应力发白现象产生)对于坚韧的材料来说，摆锤未必有足够的能量来使最厉害的纤维完全断裂和抛掷断裂样块（一块或几块）。由不断裂试样所得的结果应认为是对标准的偏离，且不应作为标准结果予以记录。对任何两种经历不同破损种类（见方法中代码的定义）的材料，其冲击值不能直接用来对比。同样，报出的平均值也须由只包括单个破损种类的试样而得来的。此字母代码将标在报出的冲击值后面，以用来鉴明与报出值有关的破损种类。假如对于一种样品，观察到的破损种类不只一种的话，那么报告中就应标明每种破损种类的平均冲击值，然后再在后面标上以此种方式破损的试样百分数，并附上字母代码。5.9这些冲击试验方法得出的值主要用于质量控制和材料规格方面。假如假定相同的材料的两组试样显示出明显不同的能量吸收、断裂类型、临界宽度或临界温度的话，则可假定它们是由不同材料制成的或是暴露在不同的加工或状态调节环境中的。在这些试验条件一种材料显示出两倍于另一种材料的能量吸收的事实并不能表明在另一套试验条件下也存在同样的关系，在不同的试验条件下，韧度的顺序甚至会反过来。方法方法方法方法A悬臂梁试验悬臂梁试验悬臂梁试验悬臂梁试验66仪器仪器仪器仪器6.1仪器应有一个结实的底座，其上安装用来夹持试样的台钳，并通过一坚固的框架和耐磨轴承与摆锤式冲击锤相连(见6.2)。仪器上还应有一摆夹持和释放机构，一指针和刻度盘机构，用来指示使试样断裂后残留在摆锤上的多余能量。当然，可选用电子数字显示器或计算机来代替刻度盘，来显示损耗能量及指示样品断裂能量。6.2另外还有一个用来将试样定位在台钳中的夹具，以及用来辅助磨擦和风阻的校正计算的图或表。如图3所示为一种类型的仪器。如图4所示为试样定位夹具的一种设计图样。详细要求在下述段落中给出，检验和校正仪的通用方法在附录X1中给出，另外还应由制造厂家提供一份调节特定仪器的附加操作说明。6.3摆应由单元件或多元件摆臂和摆头组成，摆臂一端连有一轴承，另一端为一冲击端组成的摆头。摆臂也须足够坚固，以维持仪器部件和试样间正确的间隙和几何关系，并可减少振荡能耗，此能耗一直含在测量冲击值中。单一和组合摆的设计在本试验方法中均可采用。6.4摆锤的冲击刀刃应为具有圆柱形表面的硬化钢，其曲率半径为0.80±0.20mm（0.031±0.008