三种高低温摆锤冲击实验方法的比较说明

三种高低温摆锤冲击实验方法的比较说明

关于（高温）低温摆锤冲击实验方法，现世界上主要有三种方式。

1、目前世界上绝大多数用户的实验室所选用的传统方式：预先将样品在另一个（高）低温恒温箱中冷冻（加热）至所需温度，然后迅速取出后放置于夹具上快速冲击。误差取决于环境温度的散热及取出样品至冲击结束的时间。

2、专用冲击低温箱方式：将样品试验台（包括样品）一块儿冷冻（通常不能加热做高温试验），达到所需温度并且稳定后再打开低温箱开始冲击实验。误差取决于低温箱温度准确性、稳定性，样品及夹具稳定时间的长短以及打开低温箱后至冲击结束所需时间。

3、整体冷冻方式：将整个冲击仪密封在一个小型低温恒温室内或整个操作间低温恒温。由于小型恒温室价格昂贵，工作人员在低温环境中工作不便，此种方式很少使用。由于环境温度对冲击仪有较大影响，该方式不能做高温试验及很低的低温实验。误差取决于恒温室温度的稳定性、准确性以及仪器对环境温度变化的影响。

意大利ATS公司设计经理Mr. Segrio Martiotti（原CEAST公司的主设计师）是一位在该方面的资深专家。中国很多用户的RESIL25摆锤冲击仪都是他设计的，销售了十几年。经向Mr. Martiotti询问，他提出：设计一个摆锤低温箱是非常容易的，但ATS经过试验考察后，不采用该方案，原因是：

1、低温箱的温度稳定度及准确度在±1-2℃左右（摆锤冷冻箱设定与实际稳定温度差值为±2℃，需长时间稳定）；而在低温状态下，0.1℃的温度误差即产生很大的冲击误差（根据不同材料的变化，测试值也不同。），其影响远远大于冲击仪自身的误差。

2、98年才开始设计生产的低温箱工艺材料等均不完全成熟，世界上生产类似摆锤低温箱的也很少。而目前世界上用旁边放低温柜，用迅速夹持冲击方法的占绝大多数。传统低温柜，世界上有近千家厂家，几百万台生产量。材料、工艺、性能均有保障。在低温冷冻箱基础上，为设备专门进行改动，使取样更方便和快速，温度精度0.1℃，稳定性0.2℃。除低温外，还可以做高温材料冲击实验和用于其它用途。

3、ATS的快速恒应力夹具加上设计取样方便的低温柜，使从取样到冲击完毕时间很快，约几秒至十几秒。样品只表面温度略有变化，对实质性影响不大，同用专用的摆锤冲击箱开箱后再冲击的时间基本是一样的；而平均样品误差值小于摆锤冲击箱（温度一致性比摆锤冲击箱好得多）。一般的冲击低温箱还需另外配一只低温柜，将样品深冷冻后再取出放在箱内冷冻，否则样品不能深冷冻，温度误差更大；增加了成本。

4、专用摆锤低温箱不实用。从做实验开始到恒定所需温度值需很长时间，每次样品间隔需长时间温度稳定，否则一致性很差。另外，消耗液氮也多，成本高。如果包括人工,则成本昂贵，因此意大利及欧洲乃至世界上很少用此种方式。

5、整体仪器冷冻方式由于仪器所处环境经常变化及温度波动性较大，并且造价昂贵、操作条件恶劣，因此也不是常用方式。

6、从计量及温度稳定性、准确性角度来考虑，其高精度（0.1℃）和高稳定性（0.2℃）的测试性能（包括平均一致性），远高于低精度的（1℃）及低稳定性的（±2℃），只能拿高准确性的去衡量、检验低等级的质量和结果而不能返其道而行之。

7、通常一组冲击实验约需5—10个样品，对于样品量较多的（高温）低温-23℃冲击试验，传统方式更适合，可以快速在十几分钟完成一组试验，并且不需要附加冷媒成本。冲击低温箱方式完成一组低温-23℃实验通常需几个小时（包括样条冷冻稳定时间），而且测试结果也不如ATS的快速恒应力夹具结合专用高低温箱的好。