如何選用擺錘沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)

從產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量控制的角度而言，抗沖擊性能是最重要的屬性之一，同時(shí)也是材料生產(chǎn)商經(jīng)濟(jì)高效的評(píng)估方法之一。由于零部件在臨界斷裂應(yīng)力以下會(huì)發(fā)生故障，因此有必要準(zhǔn)確地測(cè)定沖擊損傷的擴(kuò)展特性。在 CEAST 的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，Instron® 目前擁有 50 多年的擺錘沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

您需要測(cè)試什么？
CEAST 9000 系列設(shè)計(jì)用于按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)從條狀材料/啞鈴到管材等各種樣品進(jìn)行簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、拉伸沖擊和 Dynstat 沖擊試驗(yàn)。

您的樣品預(yù)期的沖擊強(qiáng)度是多少？
測(cè)定試樣在特定條件下（例如試樣尺寸、缺口形狀和擺錘沖擊能量）發(fā)生斷裂所必須的能量值至關(guān)重要。

試樣缺口
精確銑缺口對(duì)沖擊試驗(yàn)來說是非常關(guān)鍵的步驟，Instron® 能很好地滿足您的需求。

哪一款更適合您？
我們的擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)有手動(dòng)、氣動(dòng)釋放和電動(dòng)歸位選項(xiàng)，便于您選擇更符合您需求的產(chǎn)品。

在不同的溫度條件下進(jìn)行試驗(yàn)？
選用擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)時(shí)，在不同的溫度條件下進(jìn)行全面的沖擊特性鑒定對(duì)于材料應(yīng)用來說非常重要。

您需要什么結(jié)果？
從沖擊結(jié)果的質(zhì)量控制到自動(dòng)計(jì)算結(jié)果、可視化曲線表示，擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)可配備儀器化系統(tǒng)來滿足您的需求。

試驗(yàn)類型

簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)

此三點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)需要標(biāo)準(zhǔn)的缺口樣條或無(wú)缺口樣條，試驗(yàn)時(shí)對(duì)樣條較寬或較窄的表面用力，記錄下試樣斷裂所需施加的能量，然后計(jì)算出相應(yīng)的沖擊強(qiáng)度。遵循的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了試樣和配件的尺寸、沖擊速度以及擺錘尺寸，這些測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括 ISO 179、ASTM D6110、DIN 53453、DIN 53753 和 BS 7413。
金屬制品可依據(jù) DIN 50115 以及 ASTM E23。擺錘能量范圍為 0.5 到 50 J (0.37 到 36.9 ft-lbs)。簡(jiǎn)支梁夾具可安裝對(duì)中裝置以便沿邊緣方向或水平方向定位缺口、無(wú)缺口、雙缺口試樣。

懸臂梁沖擊試驗(yàn)

在懸臂梁試驗(yàn)中，試樣一端用夾具固定，另一端懸臂位置受到?jīng)_擊。此試驗(yàn)方法比簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)?zāi)墚a(chǎn)生更高的應(yīng)力。記錄下試樣斷裂所需施加的能量，然后計(jì)算出相應(yīng)的沖擊強(qiáng)度。最常見的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試樣的尺寸、擺錘的幾何形狀以及沖擊速度作了明確的規(guī)定，例如 ISO 180、ASTM D256 以及 ASTM D4812。
為了更準(zhǔn)確地調(diào)整并控制懸臂梁夾具的夾持力，您可以使用扭矩扳手，或安裝一個(gè)帶腳踏板的氣動(dòng)夾具系統(tǒng)，這對(duì)于控制夾持力來說是至關(guān)重要的。

拉伸沖擊試驗(yàn)

拉伸沖擊試驗(yàn)適用于較薄或在斷裂前表現(xiàn)出較高延展性的材料。ISO 8256 方法 A、 ISO 8256 方法 B 和 ASTM D1822 等試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中明確給出了擺錘幾何形狀、沖擊能量、試樣形狀以及尺寸。試樣既可以固定在平穩(wěn)的鐵砧上 (ISO 8256 方法 A)，也可以直接與擺錘相連 (ISO 8256 方法 B 和 ASTM D1822）。擺錘能量范圍為 0.5 到 50 J (0.37
到 36.9 ft-lbs)，具體取決于試驗(yàn)的類型。拉伸沖擊夾具可以安裝在橫梁上，并通過配備額外選件以確保試樣的對(duì)中。

管材沖擊試驗(yàn)

此試驗(yàn)適合在研發(fā)管道材料或者測(cè)試管段及管道的沖擊強(qiáng)度時(shí)使用，以獲得在使用條件下有關(guān)斷裂行為的信息。根據(jù) ISO 7628 和 ISO 9854，您可在擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)中利用類似于簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)的三點(diǎn)彎曲配置對(duì)整段或小段管材進(jìn)行試驗(yàn)。
按照 ISO 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，試樣的最大直徑為 25 mm (0.98 in )，擺錘能量為 7.5 到 15 J (5.6 到 11.1 ft-lbs) 或 50 J (36.9 ft-lbs)。

沖擊試驗(yàn)的一切都與能量息息相關(guān)

試樣wan全斷裂需要多大的能量？
試樣需要多大的能量才開始呈現(xiàn)出破壞形式？
試樣在沖擊期間吸收了多大的能量？
CEAST 9000 擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)最高可提供 50 J 的沖擊能量，井配有一系列選件，包括基本的手動(dòng)試驗(yàn)機(jī)到內(nèi)置擺錘氣動(dòng)釋放裝置和擺錘電動(dòng)歸位功能的半自動(dòng)系統(tǒng)。

試樣缺口制備

樣品的制備過程是材料準(zhǔn)確表征的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。正確的樣品制備和缺口制備過程將影響到最終的試驗(yàn)結(jié)果，并為最終的產(chǎn)品性能提供可靠的數(shù)據(jù)。
此過程需通過下述多種樣品制備技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，使其適用于絕大多數(shù)的材料試驗(yàn)和失效分析。
為什么需要試樣缺口制備？
• 試樣的缺口可以極大地降低由于試樣變形造成的能量損失；
• 試樣的缺口可以產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)域，從而促進(jìn)脆性而非韌性破壞的發(fā)生
為什么準(zhǔn)確的試驗(yàn)缺口制備至關(guān)重要？
缺口的特性受以下因素影響：
• 任何缺口的弧度及深度的微小變化都將影響到?jīng)_擊強(qiáng)度結(jié)果
• 切割速度、切刀的鋒利程度、切割深度以及缺口制樣機(jī)的品質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生影響
切刀類型
缺口制樣機(jī)適用可替換的刀具，可滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：
ISO 179 ASTM D256
ISO 180 ASTM D6110
ISO 8256 DIN 53435
BS 2782-359 DIN 53453

CEAST AN50 - 全自動(dòng)缺口機(jī)

CEAST AN50 是專為需要進(jìn)行大量沖擊試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的。通過預(yù)設(shè)的制樣條件，一次切割周期可同時(shí)切割高達(dá) 50 個(gè)樣品。可選配的切刀冷卻裝置，雙缺口載樣器，以及可調(diào)節(jié)的切割速度，既節(jié)省了時(shí)間，也確保了缺口制備的準(zhǔn)確性。

特點(diǎn)

電動(dòng)切刀運(yùn)動(dòng)速度的程序控制范圍是 1 - 21 m/min
對(duì)一次切割深度程序控制的范圍是 0.01 - 0.25 mm

· 可以同時(shí)切割 50 個(gè)試樣
· 可選配切邊裝置，用于將標(biāo)準(zhǔn)啞鈴形樣條切割成矩形樣條
· 可選切刀的冷卻裝置
· 可選簡(jiǎn)支梁、拉伸沖擊試驗(yàn)的雙缺口制樣裝置

CEAST 9050

CEAST 9050 是一種優(yōu)良的擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)，可執(zhí)行從非儀器化試驗(yàn)到儀器化試驗(yàn)。擺錘能量分布在 0.5 到 50 J (0.37 到 36.9 ft-lbs）之間，適用于簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、拉伸沖擊、Dynstat 以及管材試驗(yàn)標(biāo)淮。

標(biāo)準(zhǔn)功能包括：
• 主機(jī)一體式鑄造
• 內(nèi)置觸摸屏電腦
• 自動(dòng)擺錘識(shí)別和驗(yàn)證系統(tǒng)
• 角度編碼器的測(cè)量分辦率為 0.05°
• 可快速更換的擺錘和試樣支架
• 擺錘盤式制動(dòng)系統(tǒng)

可選的功能部件：
• 增高型安全罩，適用于手動(dòng)型號(hào)
• 滑環(huán)和觸發(fā)器，適用于儀器化擺錘數(shù)據(jù)
采集
• 方便操作的各種配件
ISO 179              ASTM D6110         DIN 53453

ISO 180              ASTM D256           DIN 53753

ISO 8256            ASTM D1822         DIN 50115

ISO 9854            ASTM E23*

ISO 7628            BS 7413

擺錘

此創(chuàng)新型擺錘產(chǎn)品線是為了滿足對(duì)精度和剛性兩方面的需求而設(shè)計(jì)的，獲得zhuan利*的擺錘結(jié)構(gòu)由一塊金屬合金板加工而成，堅(jiān)韌無(wú)比，它緊緊地連接在編碼器軸上，產(chǎn)生的振動(dòng)可以忽略不計(jì)。另外，扁平化外形較大程度地減少了因風(fēng)摩擦而導(dǎo)致的能量損失。

為了優(yōu)化質(zhì)量分布、正確找準(zhǔn)重心以及有效長(zhǎng)度，我們采用了 3D CAD 設(shè)計(jì)和無(wú)限元模型化（FEM）計(jì)算方式。由于采用了這種可靠的設(shè)計(jì)方法，它們的制造精度是采用多個(gè)部件裝配而成的傳統(tǒng)擺錘所無(wú)法企及的。
每個(gè)擺錘都安裝了配套系統(tǒng)，可以在校準(zhǔn)過程中對(duì)有效長(zhǎng)度、90°重量以及垂直位置進(jìn)行微調(diào)。
自動(dòng)識(shí)別是擺錘具有創(chuàng)新性的一大功能，它可以確保操作人員不會(huì)出錯(cuò)。該系統(tǒng)由位于擺錘上的三根探針構(gòu)成，工作時(shí)由儀器的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行讀取。在校淮和整個(gè)試驗(yàn)期間，儀器都將對(duì)擺錘進(jìn)行識(shí)別。

觸摸屏界面

本儀器配有功能強(qiáng)大的嵌入式電腦，擁有優(yōu)良的界面、高分辨率和 6.5 英寸彩色顯示屏。

觸摸屏技術(shù)有助于以最靈活、直觀的方式使用本儀器，同時(shí)嵌入式電腦技術(shù)提供了一個(gè)開放的架構(gòu)，可以通過以太網(wǎng)接口連接電腦網(wǎng)絡(luò) (LAN)，借助 U 盤交換數(shù)據(jù)并可以直接在標(biāo)配的 USB 打印機(jī)上進(jìn)行打印。通過 LAN 接口，用戶可以存儲(chǔ)并輕而易舉地將數(shù)百個(gè)結(jié)果導(dǎo)出到 LIMS 系統(tǒng)。

低溫沖擊試驗(yàn)

溫度對(duì)沖擊性能的影響極其顯著。在低溫條件下，塑性材料通常會(huì)表現(xiàn)出脆性；隨著溫度的上升，將越來越多地表現(xiàn)出韌性。對(duì)于大多數(shù)聚合物應(yīng)用，找到韌脆轉(zhuǎn)變溫度至關(guān)重要。
CEAST 9050 擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的系列選件使在不同溫度下全面測(cè)定抗沖性成為一種可能。

在線式低溫箱
冷卻系統(tǒng)：液態(tài)氮
溫度范圍：從環(huán)境溫度到 -60°C (-76°F)

Cryobox 是一種溫控箱，它直接安裝在 CEAST 9050 上，用于封閉試樣夾具。該可選系統(tǒng)能夠在零度以下試驗(yàn)中調(diào)控最多 11 根試樣。將懸臂梁、簡(jiǎn)支梁或拉伸沖擊夾具與夾緊的試樣一起進(jìn)行溫度調(diào)控。通過用于溫度控制的獨(dú)立控制器，可以在沖擊作業(yè)前設(shè)置低溫箱的內(nèi)部溫度。

結(jié)果...

在擺錘沖擊試驗(yàn)中，您需要了解除吸收能量之外的更多信息嗎？
查看荷載時(shí)間曲線是不是更有助于您理解試驗(yàn)結(jié)果？

非儀器化
非儀器化擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)提供斷裂試樣所需要的能量，以此計(jì)算出沖擊強(qiáng)度。不同的材料吸收的能量可能相同，但是斷裂過程可能不盡相同。對(duì)此，只能通過儀器
化的試驗(yàn)才能收集到相關(guān)信息。

儀器化

儀器化擺錘和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DAS) 的引入能夠讓工程師“查看"以前不清楚的各類信息，包括斷裂類型和韌脆性能。通過儀器化，系統(tǒng)能夠按照時(shí)間順序持續(xù)地記錄試樣的受力，與非儀器化試驗(yàn)中收集單一能量值相比，這種方法對(duì)試驗(yàn)的描述更為全面。