4 .塑料 —— 简支梁冲击强度的测定

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 291—1977
塑料——状态调节和试验的标准环境
ISO 293—1986
＊＊即将出版(ISO 2818—1980 修订版)
＊＊＊即将出版(ISO 3167—1983 修订版)
5.1.1 试验机为摆锤式，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 4—1 和 7.4)。
6.3.1 不显示层间剪切断裂的试样 6.3.1.1 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。
ISO 2557/2—1989 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 2602—1980 测试结果的统计解释——平均值的估计——置信区间
ISO 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
本标准使用下列定义：
3.1 无缺口试样简支梁冲击强度，a cu ：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 kJ / m2 表示。
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成 30±10 的硬钢，并倒圆成 R1:2±0.5mm 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 4—1
摆锤冲击试验机的特性参数
④ 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。
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 ISO 179/leU
试样类型
冲击方向
缺口类型 无缺口
缺口底部半径 rN
缺口底部剩余宽度 bN
ISO 179/leA
1
ISO 179/leB
ISO 179/leC
侧
单缺口
向
冲 击
A
0.25±0.05
B
1.00±0.05
C
0.10±0.02
该构件厚度相同，最大 10.2mm。 从厚度大于 10.2mm 的坯料取的试样应从一面机械加工到 10±0.2mm，只要板材厚度均
匀且仅含有一种规整排列的增强材料。如果按照 3.4(贯层方向冲击)测试无缺口或双缺口试 样，为避免表面影响，原始表面应处在拉伸状态下测试。 6.3.2 显示层间剪切断裂材料（如，长纤维增强的材料）。 6.3.2.1 使用 2 和 3 型无缺口试样.没有规定试样尺寸.其最重要的参数是跨度 L,同试样在 冲击方向的尺寸之比(见表 4-2).
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 和附 录 A)。
6.3.1.2 板材 推荐的厚度 h 是 4mm。如果试样从板材或从一构件所取的板材切割试样，应与板材或
1
80±2
100±0.2
4．0±0.2
62
−0.5 0
2
25h
20h
10 或 15
3
3
(11 或 15)h
(6 或 8)h
① 注意试样类型号码与 ISO 179—1982 所用不同. ② 试样尺寸(厚 h、宽 b 和长 l)按照:h<b<l 的规定. ③ 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).
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。 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。
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
Lp = g N / 4D 2 × T 2
0.05 0.05 0.10 0.10
(1)
式中 g N —自由落体的标准加速度. m / s 2 (9.81 m / s 2 )
冲击能
冲击速度
无试样时最大
有试样下校准后
E(公称),
V0
允许摩擦损失
允许的最大误差
J
M/S
J
J
0.5
4
0.01
1.0
2
0.01
2.0
2.9
1
0.01
4.0
（±10%）
0.5
0.02
5.0
0.5
0.02
7.5
0.04
15.0
3.8
0.05
25.0
（±10%）
0.10
50.0
0.20
①最大允许误差不能超过摆锤能量范围 10%~80%
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 bN
时，测微器应装有 2~3mm 宽和合适仿形的测量头以适应缺口的形状。 6 试样 6.1 制备 6.1.1 模塑或挤塑料
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 1/200。试样支座不应限 制试样的移动。
5.1.2 试验机应具有表 4—1 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
8.0±0.2 8.0±0.2 8.0±0.2
ISO 179/lfU
1
贯层冲击 无缺口
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① 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 179—1982 所使用不同.
② 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。
③ 优选方法。
④ 2 型和 3 型试样仅用于 6.3.2 款中所述的材料. ⑤ 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。
通常试样在垂直方向上测试(见图 4-5). 6.3.2.2 贯层垂直方向冲击试验(见图 4-5)对于精细结构的增强材料(纺织品和并行纱), 试样的宽度为 10mm,对于粗结构(粗砂)或不规整结构的增强材料为 15mm. 6.3.2.3 侧向平行冲击试验(见图 4-5)当试样在平行方向试验时,垂直于打击方向的试样 尺寸应切取试样的板材厚度. 6.3.2.4 试样宽度 l,应按照跨度比 l/h 为 20(2 型试样)和 6(3 型试样)选择,如表 4-2 所示
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 2557/2、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
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
4．塑料——简支梁冲击强度的测定
Plastics—Determination.of charpy Impact strength
第二版 1993-05-15 1 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。
3.2 缺口试样简支梁冲击强度，acN ：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 kJ / m2 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 h×l 上（见图 4—1 左侧及图 4—2 和图 4—5）。 3.4 贯层方向冲击(f):冲击方向平行于尺寸 h, 冲击在试样宽的纵向表面 b×l 上（见图 4 —1 右侧及图 4—3 和图 4—5）。 3.5 垂直冲击(n)：冲击方向垂直于增强料平面(见图 4—5)。
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 4—5)。
4 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 5.1 试验机
＊即将出版(ISO 294—1975 修订版)
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 295—1991
塑料——热固性塑料压塑试样
ISO 1268—1974
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 2557/1—1989 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