材料中冲击试验检测方案

粉末皂丸 带锯条 冲击试验解决方案 应用于部件的冲击试验 与众不同一测便知 目录 您已选好了材料，最终确定了设计方案并制作了模型。下一步就是对部件进行试验，以确保它在所有预期的实际应用条件下都能发挥功效。众所周知部件在实际应用中经常遭受碰撞、意外坠落或重复冲击，但是在实验室环境中如何通过“传统的”冲击试验设备来模拟这些情况呢?此外，您的冲击试验装置是否为您提供了所需的详细信息，使您能够全面了解部件如何针对这些冲击过程做出反应? 冲击试验设备行业的先锋 冲击性能可能是部件设计人员需要考虑的最重要特性之一，它同时也是最难量化的一个特性。25年以来，Instrone Dynatup一直专注于材料试验行业，提供仪器化的落锤式试验机以帮助制造商： INSTRON dynatup ■对成品部件模拟真实的冲击过程 ■收集在这些冲击过程中有关部件性能的详细技术资料 本手册汇集了来自各个行业和应用中的大量实例，在这些行业和应用中， Dynatup 解决方案被用于帮助说明、开发和测试成品和部件。随着阅读的深入，您会更好地了解 Instron Dynatup 如何帮助您应对特定的实际的冲击考验。 区 比传统试验更胜一筹 航空航天与国防 第6-7页 汽车 第8-9页 建筑第10-11页 日用消费品第12-13页 电子产品第14-15页 工业产品 医疗器械 第16-17页 第18-19页 体育用品第20-21页 英斯特朗产品浏览第22-23页 试验标准索引第24页 比传统试验方法更胜一筹 最初开发冲击试验是为了确定在高应变速率下原材料的断裂特性。针对摆锤冲击和简单落锤式试验机制订的标准试验方法涉及特定的设备设计、试样几何形状和分析结果。 对于许多材料，将材料加工成成品部件会直接影响其冲击性能。标准试验方法(如简支梁冲击试验、悬臂梁冲击试验和加德纳落锤冲击试验)是用于原材料研究和质量控制的重要工具，但对于想要了解其成品部件在真实冲击情况下的性能的工程师而言，此类方法几乎没有什么价值。 当今许多处于领先地位的制造商采用更为尖端的、先进的技术验证其成品部件的冲击性能。为顺应这一趋势，试验设备制造商已开发了现代落锤式试验机，旨在模拟各种真实冲击情况，并为研发或质量控制收集详细的性能数据。 ( I n stron Dynatup的 9250HV 冲击试生成能够生成各种级别的冲击能量，可以与定制的底座、定制的锤头、夹具和环境箱安装在一起，用于模拟几乎任何部件的真实冲击过程。 ) 仪器化的试验： 仪器化的试验：信息带来的好处 仪器化的冲击试验能够使工程师、科学家和质量经理查看性能数据，而采用简单的“通过/失败”技术则无法做到这一点。更重要的是，这些复杂的数据图可以帮助产品制造商确定重要部件的冲击性能，例如： 。航空航天复合材料部件内部纤维的初始断裂点 设计用于汽车车身的聚合物面板的总挠度 确定在高风险手术中使用的金属植入工具变形所需的力 对于排除未知领域的故障或对要发布的新产品进行验证的开发团队而言，此信息至关重要。依赖简单的“通过/失败”试验解决冲击问题的工程师可能会对零部件采取保守设计，从而不必要地增加了成本或降低了其他方面的性能。如果没有真正了解冲击特性，则很难确保产品的安全性。 (获得有关零部件抗冲击性能的详细的、可量化的资料)，可使制造商做出更全面的产品设计决策，以提高质量、增强安全性、改进性能、降低成本。 Dynatup Impulsew仪器套件。 仪器化的试验可以迅速收回投资，与简单 的“通过/失败”技术相比，节省时间和降 低成本，帮助制造商提高效益。反复的冲击 试验需要： 大批量的试验 费时的重复试验。数据收集和分析需要花费大量的人工 通过减少不确定因素并用最少的时间和材料 获得有意义的结果，先进的落锤式试验机大 大提高了试验程序的效率。 Instron Dynatup Impulse 数据采集和分析系统专为冲击试验而设计。脉冲系统利用专门设计的冲击载荷传感器(tup)、落锤速度检测器和信号调节器从试验过程中收集数据。强大的集成软件包对此数据进行处理，并显示报告载荷、能量、速度和挠度的详细图表。 航空航天与国防 挑战 低功耗、高分辨率的液晶显示技术广泛用于商业和车事领域，以帮助飞行员导航和控制其环境。LCD既轻又薄，从而使其成为了对重量敏感的航空航天和军用飞机仪表的理想之选。 在军用飞机的恶劣操作条件下，装在座舱和仪表盘内的 LCD 仪器会受到靴子、膝盖、肘或其他物体的反复撞击。 LCD 损坏后，机组人员就没有了导航或保护飞行器所需的关键设各部件了避角此类问题，制造商只能依赖仪器供应商能够在设计和试验 LCD 产品时应保证其具有突出的抗冲击性能， 解决方案 LCD 制造商希望对不同的材料和层配置进行试验，以确定对常见冲击的抵抗力。针对这一应用，英斯特朗9250HV 洛锤冲击试验机配备有超大尺寸的底座，适用于安装客户的各种夹具。为了模拟一只军用靴后跟产生的单次冲击，该机器使用了20mm 的平面锤头和气动回弹制动器。 复合材料 解决方案 9250HV试验设备装有定制的Ⅰ型底座，用于对机门和机身部分进行试验。 汽车 材料科学的发展使得汽车制造商能够在不降低性能或安全性的前提下提高燃油能效。随着轻合金、保护性涂层和高性能粘合剂在汽车设计中的应用变得日益普遍，这些新材料应用要求采用创新的冲击试验方法进行研究、开发和确认。 汽车工业是最容易发生和产生撞击的行业之一。冲击损坏可能会对外观产生很小的影响，也可能会导致车辆安全出现重大问题，具体情况取决于组件。 保险杠和托架 挑战 汽车保险杠总成在保证车辆安全中起着非常重要的作用。所设计的保险杠总成是为了吸收和衰减与其它汽车或固定物体意外撞击产生的能量，从而阻止汽车发动机在外力作用下冲击车厢而使乘客受伤。 在许多车辆中，将保险杠紧固到底盘的托架都是钢制的。虽然重量较轻的材料有助于提高车辆的燃油能效，但其应对冲击的性能可能并不理想。要比较并决定保险杠材料的适用性，制造商需要对其进行试验，以模拟汽车碰撞并测量所得到的冲击性能特性。 英斯特朗提供8150型高能量落锤冲击试验机，配备了根据用户要求而设计的专用固定装置，以对单个冲压的保险杠托架和完整的保险杠总成进行试验。调整试验机的底座以适应客户夹具并采用了定制的紧固楔块，为试验过程中产生的挤压定位。 人 进行冲击试验后变形的保险杠。 对于数据采集，英斯特朗与客户一起设计了独特的冲击传感器(tup)，该传感器带有多个压电式传感器和一个定制落锤，以获取汽车保险杠的冲击曲线图。借助这个完整的冲击试验系统，客户能够精确模拟保险杠与保险杠的碰撞，并比较最终吸收的能量以及其他材料的挠度性能。 挑战随着汽车设计的不断发展演变，粘合剂正快速代替机械紧固件―一种用来连接多种金属、塑料、橡胶和玻璃的常用方法。专门配制的粘合剂用来粘结结构框架组件、挡风玻璃以及其它部件，这样可以改善外观的美学效果、增强车厢隔音效果并降低制造成本。但是，随着粘合剂使用的不断增加，汽车和粘合剂供应商必须制定新的试验，以确保在所有可能的现场条件下粘合处的结构完整性。碰撞过程中产生的冲击力可能会使结构框架或挡风玻璃的粘合区域破裂，从而导致车上的乘客受到严重伤害。 涂料和涂层 挑战当今时代，汽车的许多外部部件(如门、挡泥板和保险杠)都是由高级聚合材料制成的。特殊涂层已被开发用来提高这些塑料在苛刻的汽车使用环境下(这种环境中经常会发生冲击)的性能。保险杠经常会受到石头和公路上其他碎片的撞击，而门和挡泥板则可能会受到购物车以及停车场中其他车辆的撞击。汽车涂层在抵御这些冲击中起着非常重要的作用。由于涂层可能会改变下层材料的性质(如韧脆性转变点)，因此必须在平常条件和极端条件下对它们进行彻底的冲击试验，以确定最有效的制作和应用过程。不适当的特定汽车油漆可能会使基本材料剥离、断裂和脆化，从而弱化部件的总抗冲击性能。 ▲ 采用高性能的粘合剂将汽车挡风玻璃与结构框架粘合在一起。 解决方案 汽车和粘合剂的供应商通常使用ISO 11343 楔形冲击试验来比较各种产品和过程变量对冲击性能的有关影响。英斯特朗°已开发了基于 ISO 11343标准和定制试验的配置，包括独特的工装和冲头系列，以冲击粘合到汽车结构框架部件的挡风玻璃试样。此冲击系统与Instron SFL 环境箱一起使用，它能够使粘合剂研发团队对不同的材料成分、固化条件和气候温度进行试验，以优化产品性能并遵从政府法规。 建筑 建筑中使用的产品面临严苛的环境要求。为了保持适当的外观和结构的完整性，所设计的部件必须能够承受各种静态和动态载荷。在其使用期限内，建筑部件可能会受到像冰雹、树枝和坠落的电动工具等物体的冲击。 最近几年，制造商已开发了创新的建筑材料，这种材料不仅增强了抵御天气的能力并改进了外观，而且降低了维护成本。消费者为购买此类材料支付了高额费用，并期望其具有卓越的性能。冲击损坏会影响其外观，修理费用也很昂贵，并且会导致结构不安全。 挑战乙烯材料不仅有一种自然美，而且具有低维护、适应天气能力强和抗虫蚀的特点，因此，想要改造其房屋外部的房主通常会使用这种材料。制造商深知消费者还很重视设计的灵活性，因此它们必须提供-系列样式和颜色不同、但又都具有抗冲击能力的产品。 乙烯外墙板必须能够承受安装期间由工具和粗暴处理造成的意外冲击。然后在房屋的使用期间，该产品必须具有足够的耐用性，以抵抗雨水、结冰和因天气原因造成的其他冲击(如落下的树枝)。乙烯外墙板还很可能会受到物体的突然撞击，如草坪家具、孩子的玩具、球类以及剪草机弹起的石块。 乙烯外墙板损坏后不仅看上去很不雅观，而且很难更换。未修理的裂缝可能会扩展，使得昆虫在其中穿行、有害湿气在其中渗透。 英斯特朗°9250HV 落锤冲击试验机按照 ASTM D4226冲击试验标准，确定PVC7烯外墙板材料断裂所需的能量，Immulsem 仪器包中有详細的数据图，它们对具有不同表面纹理和着色剂的乙烯外墙板的相对性能级别进行了比较。虽然 ▲ 乙烯外墙板可增加房屋的美感，但必须具有足够的耐用性，以承受各种冲击。 ASTM 标准规定了标准的锤头和支架的几何形状，但英斯特朗仍然开发了其它工具，以更好地模拟和研究在各种速度和落下高度，球状物、石块和钻孔机对乙烯外墙板的冲击作用。 ▲ 安装有大底座和环境箱的9250HV 冲击试验机，用于在一定温度下对建筑材料进行试验。 挑战住宅楼和商用楼的现代结构屋顶设计推动了全新的轻质合成屋顶材料的发展。目前的人造屋瓦有各种样式、颜色和纹理，具有极高的耐用性，制造商通常可以保证其使用寿命超过50年。与其他任何外部建筑表面相比，屋顶最容易遭受因天气诱发的物体冲击(如碎树枝和冰)。冲击物体使人造屋瓦产生裂缝，从而使得湿气渗透，进而腐蚀内部结构，导致更换成本很高。随心所欲地增加瓦片的厚度可以提高冲击性能，但设计者在采用这一过于简单的方法时，必须考虑这样做不仅会增加材料的重量，而且会提高成本。因此，需要将冲击性能精确地量化，以优化设计变量。 在不同的人造瓦上以各种能量级别执行仪器化的冲击试验，以确定损坏的起始点。设置试验参数以确定在已完工屋顶结构中产生不可见内部裂纹的特定冲击条件。为确保试验的准确性，英斯特朗°设计了专用的木制工装，以模拟实际的瓦片与屋顶组件组装情况。如果在简单的试验设备上试验，就无法揭示产品失效的情况。 ▲ 只简单地增加屋顶瓦片的厚度来改进冲击性能，会无谓地增加重量并提高成本。 挑战 户外板是大规模使用的结构，它们暴露在苛刻的环境中，会频繁遭受冲击，设计产品时必须将这些因素考虑在内。为了降低维护成本并增加美感和耐用性，具有创新性的制造商开发了新的复合板材料，该材料由再生塑料和天然木质纤维制成。 在安装过程中及安装后，复合板必须能够承受各种天气、人为使用和掉落物体(如工具和设备)带来的冲击。如果其中一块复合板因冲击而损坏，则可能会降低整个结构的完整性和使用的安全性。 解决方案 为模拟锤子从屋顶掉到地板上的情况，英斯特朗将一个1英寸的半球状落锤安装在9250HV 试验设备的横梁上，并在能量相当的高度和重量下进行试验。通过利用较小的落锤和轻质横梁以及提高的降落高度，可以模拟冰雹高速冲击。尽管在这种情况下使用了标准工装对样本复合试样进行试验，但英斯特朗仍开发了特殊的试验工装，模拟在复合板结构中使用的实际几何形状支撑来对其进行试验。 日用消费品 许多日用消费品都是大批量生产并销往全球。消费品(包括其包装)从工厂生产完毕到最终摆放到商店货架上，尤其是运输和仓储作业过程中，将受到各种冲击。进入家庭后，消费品在日常使用过程中可能会意外掉落、被踢倒或受到撞击。 品牌形象对制造商至关重要。在竞争激烈的市场中，口碑不好的产品很难有立足之地。当涉及到安全问题时，因冲击性能低劣而被迫召回大量产品不仅会损坏品牌形象，而且会使收益下降。 挑战肉商们为了便于零售，需要使用重量轻、造价低的泡沫托盘对牛肉、鸡肉和其它肉类进行包装。但是，食品杂货店职员或消费者随意拿放肉类的包装时，很容易使托盘发生弯曲或使托盘出现裂缝。客户不会购买因外力作用下包装破损的保鲜食品，因此该商品无法卖出，最终会烂在经销商的仓库中。 市面上有不同形状、大小可和颜色重复使用的朔料容器，它们的在可重复使用的塑料容器，它们在家中备受欢迎，用来盛放和储存食物。这些通用容器针对冰箱、冰柜、微波炉和洗碗机设计，必须能经受高温和低温，而且不能变形。经过冷藏的容器在掉落时极易破裂，经过加热的容器很容易变形而无法将盖子盖紧。无论哪种情况，最终结果都会使食物溢出或被污染，从而客户受损， Instron Dynatup团队开发了通用的夹具，设计了用于在定制锤头作用下从各个方向夹紧泡沫托盘的夹具，此灵活的装置能够使研发团队对托盘最易遭受冲击处进行不同角度的冲击试验。仪器可以帮助研发团对确定不同材料、厚度和设计的托盘在冲击试验过程中的最大载荷和变形值。 挑战针对家用洗衣机和洗碗机设计的粉末皂丸不仅体积小，而且预先量好了数量，因此非常方便；它们备受看重这些优点的消费者青休。对于制造商和经销商来说，相对传统的洗涤粉而言，粉末皂丸的优点包括更容易包装、运输和存储。在运输和搬运过程中，洗涤丸很容易受到冲击。如果消费者或经销商发现洗涤丸破碎，他们就会退货，这样，制造商不仅会遭受经济上的损失，而且会背上产品质量差的恶名。虽然制造商可以通过改变化学成分来提高粉末的粘接力，但这样做可能会使产品设计过度，从而无法完全溶解在水中。研发实验室需要详细的冲击性能数据以优化这些化学成分。 使用装有 Impulsem 数据采集和分析系统的 Dynatup MiniTowerm 冲击试验机对几种不同的洗涤丸执行冲击试验。要模拟散装时的随意撕开条件，可将洗涤丸放到夹具板上，并用专为此应用设计的直径为1%英寸的扁平锤头进行冲击。 该仪器可以揭示出在以前采用更为简单的“通过/失败”试验的研发工作中未识别出的性能特征。使用 Impulse 的高级绘图功能很容易就能得到粉末皂丸的不同变形，能量吸收或时间曲线，并进行一致性的比较。通过重复试验，及观察试样表面的破坏情况(如断裂和碎裂)也变得更有价值，还可以对不同形状、大小和包装方法的产 品进行试验，观察其对冲击性能的影响情况。 DYN2T ▲ 冲击试验模拟剃剃掉到浴室和淋浴间的效果。 解决方案 在寻求确定抗冲 击性能基本数据 (如最大载荷、能量和 挠曲)的过程中，工程师 挑战目前最高级的剃刀设计采用一次性刀片组件，这些组件紧固到可重复使用的刀架上。刀架和刀片上的机械接合功能由薄而灵活的塑料几何体组成。当剃刀组件掉到浴室或淋浴间的坚硬表面上时，此闭锁装置可能会松开或被永久破坏，使用户无法刮完胡须。若消费品在正常使用中经常损坏，将很快使制造商名 为了模拟意外掉落的冲击过程，声扫地。努力维护品牌形象的剃刀 英斯特朗制作了一个独特的夹制造商需要使用仪器化的研发设 具，旨在定位剃刀组件，使其垂备，来量化导致意外的解体或破裂 直于一个定制的10 mm 平面落锤。的冲击力。可以使用此装置(a)对连接好的刀片/刀架组件的连接处进行冲击试验，以确定使两者分离的载荷(b)对刀架上暴露的对接部件进行冲击试验，以量化使塑料变形和破裂所需的载荷。 可以利用配置了 Impulse 数据采集和分析系统的 Instron Dynatup Mini-Tower 冲击试验机。 挑战 随着便携式电子产品的小型化，焊点更易遭受冲击从而出现故障。意外坠落造成的冲击振动会使电路板上的焊点破裂或裂开，导致产品暂时出现故障或永久损坏。在对可靠性和性能要求极高的军用或航空航天应用中，这会造成严重后果。 有许多变量会影响焊接冲击强度，包括焊剂合金成分、焊接处基板的光洁度及遭受的热循环过程对干研发队击川性评级提供数据， JEDEC 落锤冲击试验就需要在材料和人力上耗费大量资金。焊接和电路板设计人员可以进件一制步造从商冲击试验设备中获益，设计该设备的目的是直接从单个焊接中收集定量性能数据。 英斯特朗的全新 MicroImpact 试验系统旨在对单个微电子结构(如焊点)实行一致且可重复的低能量冲击。这一独特的试验仪器采用了高灵敏度的测力传感器和位移传感器，集成了 Dynatupe Impulsew数据采集和分析系统，以详细描绘冲击性能。 为了支持研发， MicroImpact 系统提供了标准 JEDEC 试验装置无法提供的大量数据，从而使得制造商能够再现对单个焊点的落锤冲击振动并分析其影响。可以执行试验以确定冲击剪切失效模式并量化对连接点质量的测量，如峰值载荷、到达峰值载荷的时间以及吸收的总能量。MicroImpact系统的特点包括简单的试样制备和用户容易掌握的操作步骤，还非常适合用于过程质量 个人电子产品(如手机、PDA和笔记本电脑)已经成为商务专业人士的必备工具。这些产品不仅要有轻便时尚的设计，而且必须经久耐用，以承受使用期间受到的各种冲击。 挑战就是意外跌落而造成塑料破裂。如果发生类似事件，则设备中的电子部件和电路板上的联接线路都可能会被损坏，从而导致功能时好时坏，或整个设备出现故障。工程师需要能够模拟且量化冲击力的实验设备，该冲击力可能导致产品外壳材料或其产品内部电路和连线损坏。 便携式电子产品最常受到的冲击 解决方案 InstronDynatupe为个人电子产品提供了多个冲击试验解决方案，设计方案从改良的落锤试验机到完全定制的设备配置。 “产品跌落”冲击试验系统 Instron Dynatup 与客户及第三方仪器供应商合作，开发了专门模拟成品意外跌落的独特仪器。该系统配有气动夹具，能够将一个物体从不同高度以各种角度坠落到底座上，非常适合试验便携式电子产品和其他消费品。这个试验仪器能够使产品设计人员系统地采用不同的冲击能量进行试验，并测量对产品的外壳产生的冲击力。 ▲ 跌落冲击试验系统 ▲ 改良后的 Dynatup 9250 仪器可用于 JEDEC 落锤冲击试验。 手机特别容易发生意外跌落的情况，而这可能会损坏外壳或内部电路。 工业产品 许多行业的产品都经过了专门设计，以在其应用中吸收或传递冲击-例如，在制造和维护操作或重型采矿和建筑设备中使用的工具。这些部件必须非常坚硬和有韧性，因此制造商使用高强度钢、表面涂覆甚至金刚石类材料来确保能够承受较长时间的冲击。如果部件在使用中出现问题，则可能会损害项目的经济性或危及项目的安全性，所以冲击性能通常是衡量产品质量的关键因素。 挑战可以在个人住宅、设备制造工厂、建筑工地以及修理车间中找到简单的钢制手工工具。其中，许多工具(如凿子和尖冲头)专门设计用来承受锤子撞击。包括螺丝起子和扳钳在内的其它工具具有不同的用途，但也经常被用作冲击工具使用， 设计不当的工具在用锤子敲打时可能会弯曲或破裂。飞溅的碎片或因锤子冲击而产生的挠曲可能会弄锤子冲击而产生的挠曲可能会弄伤使用者或损坏周围的物体。尽管冲击损坏很少导致严重后果，但制造商却会因此背上产品质量差的名声，并且很难恢复名誉。为避免这个问题，工具设计者就需要用适当的冲击试验系统，来验证钢轴和集成塑料手柄的机械设计。 解决方案 英斯特朗9250HV 落锤冲击试验机配备一个 222kN (50，000lb)冲击载荷传感器，来捕获在工具使用其间因敲击而产生的大冲击载何。使用一个标准的2英寸球形锤头(用来模拟锤子的头部)撞击各种产品：这些产品都安装在一个定制来具中，以确保承受直接的轴向载荷。回弹制动器可阻止对试样施加第二次冲击。 Impulsew 软件包提供了大量性能数据，使用以前较为原始的自由落 9250HV 冲击试验机还支持在定义的能量级别重复试验，以量化工具的使用寿命。 ▲ 用来定位手工工具的定制垂直夹具，以便进行冲击试验。 挑战性能。带锯条最重要的部分就是锯齿。高速运行的带锯条必须针对长久的疲劳寿命、良好的导热性和最小的振动和噪音设计锯齿。每个齿还必须能够抵抗冲击。在带锯条使用期间，带锯条齿可能会高速冲击试样上千次。 自动带锯是用于机械加工厂内切割金属、塑料和木头的一种基本设备。锯刃具有不同金属材质和几何形状，以便在不同的试样材料和切割用途中获得最佳的切割 锯齿冲击损坏出现问题不仅会导致经济损失，而且会引发安全事故。损坏的锯条会使机器停机，并降低生产的效率。更为严重的是，高速运行脱落下的锯齿可能会伤害到周围的人。 解决方案 Instron Dynatup MiniTowerm 非常适用于试验锯齿的冲击性能。在操作期间，每个齿的顶端在撞击试样时都会经受最大的冲击载荷。为准确表示此冲击过程，将由淬火工具钢制成的 Izod 型锤头与锯条试样的锯齿定位在一条直线上。试样本身在定制夹具中保持垂直 状态。 借助此配置，工程师可以进行试验，了解锯齿的冲击力和能量极限值。了解每个齿失效的方式有助于改进切割边缘的几何形状，或采用更好的钢、涂层材料或制造工艺。 挑战对于石油、天然气和其它采矿作业，超硬的钻头材料对穿透地下的岩层是必不可少的。钻头由工业用金刚石在极端温度和压力条件下制成，以获得最大的硬度和耐用性。在高速的磨蚀环境中，硬度和耐用性是两个关键的性能衡量指标。钻井公司力求以最大速率穿透岩石。过早磨蚀或损坏的钻头会减缓操作进度。为减少成本高昂的维护并提高钻井效率，组件制造商对材料和设备研发实验室投入了巨额资金。在这些实验室中，有许多用来比较钻头材料成分、切割结构和制造工艺的仪器设备，仪器化的冲击试验机就是其中的勺一种。 解决方案 9250HV 落锤冲击试验机安装了针对特殊应用的专用夹具和落锤系统，对各种矿用钻头进行冲击试验。客户提供的符合行业标准的夹具将钻头定位在落锤下面，放置的角度模拟了现场使用条件，特制的锤头安装在大载荷的冲击传感器上，锤头为单刃方式，模拟钻孔时所遇到的硬岩石。 几个钻井材料开发实验室已经从9250HV 提供的可重复性和设备仪器化中受益匪浅。这些实验室从前使用粗略的落锤技术分析冲击性能，采用了 9250HV 设备后，获得了有关冲击力和能量的更深度的信息，从而可以从全新的视角进一步洞察钻头失效模式。 ▲ 用于冲击锯齿的 Izod摆锤的特写，以确定冲击载荷和能量性能极限值。 ▲ 矿用超硬钻头专门针对冲击性能进行了设计。 医疗器械 医疗产品是一个发展迅速并由创新的制造商推动的全球性行业。外科医生、内科医生、护士和用户都对他们使用的医疗设备的质量、安全性和可靠性给予了充分信任。一些产品(如外科器械和牙科器械)为承受冲击进行了专门设计。其他产品(如医疗耐用品和一次性用品)可能会在使用期间遭到意外冲击。 在许多应用中，医疗产品出现问题的后果对患者和制造商来说都是非常严重的。患者可能会遭受严重的伤害甚至死亡，制造商在市场上的声誉也会因此受损，并且该公司可能会受到产品责任诉讼。 挑战成功完成某些外科手术(如椎骨融为确定金属输送工具最有可能失合和髋关节置换)需要使用高性能效的设计特征，英斯特朗在9250HV的金属输送工具。在手术过程中，仪器化的落锤冲击试验机上开这些工具会受到来自外科医生手术发了一个试验装置，来模拟外科锤的反复冲击，它们不能出现任何手术的冲击条件。将定制的夹具问题，必须能够正常使用。如果手组装在一起，以夹紧被冲击器术期间工具出现故障，则可能会使械，选择一个锤头，以模仿外科问题复杂化，如在伤口处留下有害手术锤的外观。还要安装回弹制的碎屑或麻醉时间过长。动器，以防止在器械上出现第二次冲击。对金属输送工具的制造商来说，所提供的产品必须在最终使用条件下 在重建了相关的几何模型后，简单进行了彻底试验，才能赢得外科医 修改 Impulsew 软件就可使落锤冲击生的信任和尊重，这一点非常重 试验机执行自动循环试验-有效地要。如果没有精密的试验设备，制 再现了外科医生重复敲击工具的动造商不可能精确地模拟出其工具在 作。通过使用系统方法一致地模手术室中将会遭受的力、几何形状 拟冲击的能量级别、频率、数量以及其他冲击特性。 和几何形状，英斯特朗能够改进金属输送工具的质量控制试验。可以在数据分析期间确定以前未 能检测到的失效模式。 EBIOPULS 有关英斯特朗冲击试验机在医疗领域的更多信息，www.instron.com/wa/applications/biomedical 解决方案 挑战全球有很大一部分人配戴矫正眼镜或保护性眼镜，如老花镜、太阳镜或运动太阳镜。眼镜的主要用途是提高视力，但是镜片也必须能够承受意外跌落和撞击引起的冲击力。对于戴眼镜的人来说，冲击损坏的潜在后果(打碎镜片，严重伤害眼睛)直接且严重：镜片碎裂并对眼睛造成严重伤害。政府法规制定了眼镜类产品的最低冲击性能标准。镜片制造商需要一个灵活的试验仪器，以对材料进行研究并证明产品符合政府标准。 在仪器化的 Mini-Tower 上对眼镜镜片进行试验，以测量挠曲、载荷和能量吸收性能。 解决方案 英斯特朗发明了一个工装，模拟人类面部的几何形状来试验眼镜镜片的冲击性能。一个薄形的氯丁橡胶垫圈粘合在直径为1/英寸钢圈英寸上，并固定在仪器化Dynatup Mini-Towerm 冲击试验机底座上。将由不同的无机物和有机物制成的镜片样品不受约束地放置在夹具上，并在各种重量和不同下落高度下，用一个%英寸的半球状锤头对其进行冲击。所得到的一系列数据提供了有关相关挠曲、最大载荷和不同材料能 量吸收的详细信息-可使 用这些信息指导产品开 发并证明产品符合相关 标准。 挑战现今的糖尿病患者可以从各种胰岛素注射产品中进行选择，以控制其血糖水平。制造商已经开发了创新的注射器针头，它带有一次性使用的预先装满胰岛素的玻璃针筒，专门为方便自我治疗而设计。用户希望这些注射器针头针筒足够坚固，能够抵抗意外冲击。还必须有效包装一次性针筒，能够承受运送期间的常见冲击。如果玻璃针筒在运送期间或使用中破碎，则可能会导致伤害，并使患者无法接受必要的药物治疗。对制造商而言，冲击性能不佳造成的最严重后果可能使患者最终不再信任该产品。所以，在将产品投放到市场供用户使用前，必须对其进行彻底试验。 解决方案 对于这种低能量应用，英斯特朗与客户进行了合作，配置了仪器化的 Dynatup Mini-Tower， 以模拟在一次性胰导素玻璃针筒上可能出现的各种冲击。创建了V型槽和悬臂工装，来代表客户产品系列中的不同注射器针头。利用 Mini-Tower 作为研发工具，英斯特朗的客户可以用多种不同的支撑配置和能量级别对针筒进行试验。所得到的数据提供了抗冲击曲线图，该图显示了敏感的设计功能，并确认了特定区域的失效模式，可以帮助制造商决定产品设计和质量控制过程。 ▲ 放置在V型槽工装中用于冲击试验的玻璃胰岛素针筒。 挑战 网球拍的设计在过去的20年中有了很大发展。纤维增强复合材料使制造商能够开发出比木制网球拍更轻更好用的球拍。 网球拍必须能够承受网球和固定物体的高速、频繁冲击，固定物体是指场地、网球架、挡板(或广告板)或墙。在此类真实的冲击条件下，复合材料可能具有复杂隐藏的失效模式，结果会影响网球拍的性能。仪器化的冲击试验是一个很有价值的工具，可帮助确定和提高产品耐用性。 解决方案 英斯特朗创建了独特的夹具，可牢固地夹紧一系列网球拍式样，并为其提供底座，夹具/网球拍组件安装在高速落锤冲击试验机的下面，该试验机配有单次冲击回弹制动器，以再现普通的网球冲击，通过使用定制的平面落锤，英斯特朗°的设备向网球拍的复合材料框架的顶面和前面提供了典型的冲击应用的方法。 确定并记录初始破坏点之后，对已装弦和未装弦的球拍进行试验，以测量弦的张力对冲击性能的影响。最后，比较已损坏框架和未损坏框架之间弦的回弹情况，以全面总结球拍的性能， 复合材料网球拍框架在敲击硬的球场表面时可能会断裂。 高尔夫球 唱旺 挑战许多高尔夫球制造商为业余爱好者和专业选手提供了具有不同级别的挥杆速度和球棒控制的一系列产品。在高尔夫球设计中，将多层材料围绕一个核心铸在一起制成一个高尔夫球，以获得特定性能特性，如旋转、距离和升力。球的外壳通常由柔韧、带有凹纹的聚氨脂材料构成，该材料必须经久耐用，以在击球和球着陆时抵抗剪切。材料选择和设计不当会导致球在挥杆击打过程中永久变形，从而使得飞行性能变差。对产品研发团队来说，了解表层材料的冲击能量回弹特性及处理方式是衡量其性能的一个重要指标。 解决方案 对于收集、分析和比较各种高尔夫球设计样品的回弹特性来说，仪器化的冲击试验是一个有效的解决方案。为了模拟应用条件，英斯特朗°设计了定制的平面冲击载荷传感器和配套的夹具，用于9250HV 落锤冲击试验机上。该 Impulsem 电子控制系统和控制软件有助于工程师量化在不同的冲击条件下吸收和恢复的总能量以及表层材料所遭受的挠曲。建议使用 Dynatupe气动回弹制动器，来防止发生二次冲击并提高所收集数据的质量。 必须针对冲击性能设计高尔夫球表层材料。 运动鞋 Dynatup Impulse 软件，可显示高尔动球和运动鞋中所使用材料的典型冲击力和能量回弹特性。 挑战运动鞋的鞋底由衬垫和经过专门设计的泡沫和橡胶层的组成，它们必须能够承受高强度的跑、旋转和跳跃运动。结构中的每种材料都要针对特定的性能特性进行设计，耐压材料可以起到减震和缓冲作用，而硬质材料用来提供稳定性能和增强控制能力。 解决方案 使用 Dynatup 落锤冲击试验机对单个材料层和鞋内部的整个结构组件执行模拟后跟冲击试验。英斯特朗为 Mini-Towerm 配置了 Impulse 电 子控制系统和控制软件和 的锤头，用于表征鞋各层结构的特点。包含一个定制的圆形洛锤，来模拟运动员的脚后跟产生的冲击形式。英斯特朗还提供了钢制夹具，用于支撑所研究的试验试样。总之，该冲击试验包能够使工程师量化并比较重要的能量吸收、力和挠曲与时间的关系，然后将结果应用于大量的原型设计。 在设计跑鞋时，脚后跟的冲击性能对运动员特别重要。鞋体设计不当再加上反复的冲击可能会使运动员感到疲劳和疼痛，并造成长期伤害。后跟冲击造成的材料挠曲、合力和吸收的能量都是可以帮助设计者优化底层配置的重要性能衡量标准。 后跟冲击造成的材料挠曲、合力和吸收的能量都是可帮助设计者优化鞋垫结构的重要性能衡量标准。 25年以来， Instrone Dynatup 为全球的研究机构、研发实验室和制造工厂提供了高质量的冲击试验解决方案。Instron Dynatup为各行各业提供了一系列仪器化的试验机和数据采集系统，它们重复性好、可靠性高、安全且易于操作。 Mini-Tower 和8200系列 9200系列 8100 系列 对于低能量和速度的应用，英斯特朗提供了两个高性价比的落锤试验机。小巧且便于携带的 Mini-Tower 用于对薄膜、包装材料和轻质塑料进行冲击试验。可以在较大的8200 型试验机上对薄或易破裂的塑料、复合材料和金属进行试验。这两种仪器都有手动横梁释放装置、可互换的落锤以及用来对试样和部件进行试验的较大工作区。还可以集成Dynatup Impulsem 数据采集系统，以收 英斯特朗功能最多、最受欢迎的冲击试验系统为 Dynatup 9200 系列。设计此仪器旨在提供更多能量的冲击试验，它非常适用于对大多数行业中的塑料、复合材料、金属和成品组件进行试验。9250采用仪器化的数据采集和控制系统，可用于高速实验配置，并标配有完全由软件来实现试验设置和操作的功能。9200系列还包括经济型且完全自动化的系统。 POE2000e摆锤式试验机 DynatupePOE2000e 为塑料、复合材料和陶瓷提供精确且可重复的悬臂梁冲击试验以及简支梁冲击试验。该冲击仪器依照 ASTM 及 ISO规范设计要求，采用刚性悬臂设计，可随意调整的悬臂的下落角度和可选择的不同重量的锤头，以获得不同的能量。POE200e 标配有 Impulse 数据采集系统和软件，可以提供详细的计算值，载荷图，变形量，能量和速度。 Microlmpact试验系统 对于微电子行业的研发或质量控制应用， Instrone 的全新 MicroImpact试验系统可以鉴定电路板连结线路的剪切冲击性能。Impulse 数据采集和分析系统是高度集成的创新工具，它提供了使用传统的落锤冲击试验方法无法获得的详细信息。电子产品制造商可能会用不同的焊锡成分、基板的光洁度和其他设计功能进行试验，以优化特定应用的互连强度。 Impulse"数据采集系统 Dynatup Impulse 系统由传感器、电子控制系统及控制软件组成，用于采集、分析和存储高质量的冲击性能数据。在冲击过程中，从冲击载荷传感器和速度检测器中收集的信号经过高性能信号调节器，并处理成有价值的数据图和结果表。软件界面功能强大，还内置了数据库，包含标准试验方法、试验曲线图和计算结果库。可以将 Impulse 用于任何 Dynatup冲击试验仪器，也可以将其用在大多数其他制造商提供的试验机架上。 POE2000e 冲击器 能量范围 2.7-50J(2.0-37 ft-lbs)最大速度 3.5 m/s (11.5 ft/sec) Impulse 系统 标准尺寸584x 406x 305 mm(23x16x12 in) 英斯特朗的 VHS 系列液压伺服高速拉伸系统采用了闭环、高应变速率试验，速度高达25m/s。 Hydropuls碰撞模拟系统 IST Hydropuls 弹射试验系统用于高速车辆碰撞模拟试验和乘客安全保护研究。 ( 作为冲击试验解决方案的全球领先者，英斯特朗提供了其他产品来补充 Dynatup 系列。 有 关详细信息， 请访问我们的网站 www.instron.com。 ) 试验标准索引 Mini-Towerm 8200系列 X 9200系列 X 8100 系列 POE2000e AITM 1.0010-压缩/冲击 ASTM D 256-悬臂梁冲击试验(塑料及电绝缘材料的抗冲击性的测试方法) ASTM D 950-胶粘剂抗冲击强度的试验方法ASTM D 1709-用钢由自由下落法对塑料薄膜的抗冲击强度的测试方法 ASTM D 1822-对断裂塑料及电绝缘材料的 拉伸冲击能量的测试方法(米制) ASTM D 2444-用落锤法测定热塑性塑料管和配件耐冲击性的试验方法 ASTM D 3029/ASTM D 5420-使用落锤冲击法 的硬质塑性扁平试样耐冲击性能标准试验方法ASTM D 3763-用载荷和位移检测器测试硬质塑料的高速穿孔特性的试验方法 ASTM D 4508-塑料小片冲击强度的测试方法 ASTM D 4812-塑料的无凹口悬臂梁抗冲击强度的试验方法 ASTM D 6110-简支梁冲击试验(塑料凹口样品耐摆锤冲击性测定的标准试验方法)ASTM E 23-简支梁冲击试验/悬臂梁冲击试 验(金属材料切口试验棒的冲击试验方法)ASTM E 208-进行下落重力试验测定铁素体钢尼尔延展性过渡温度的测试方法 ASTM E 436-铁素体钢的坠重破裂试验方法ASTM E 604-金属材料的动态断裂试验方法 BOEING7260-规范支撑力标准的落锤式冲击试验 DIN 53 373-塑料薄膜的检验带电子测量数据记录的刺穿试验 ISO 179-简支梁冲击试验(塑料.摆式冲击强度的测定) ISO180-悬臂梁冲击试验(塑料.伊佐德氏冲击强度的测定) ISO R148-简支梁冲击试验(钢的夏比冲击试验(V型缺口)) ISO 6603-2-击穿(塑料、硬塑料多轴向冲击效应的测定.器具刺穿试验) ISO 7765-2-塑料膜和板用自由落体法测定耐冲击性第2部分：仪器冲孔试验 JIS K 7111-简支梁冲击试验(塑料、卡毕冲击强度的测定) NASA ST-1-压缩/冲击 X X X X ASTM D 1709-用钢由自由下落法对塑料薄膜的抗冲击强度的测试方法 X X X X ASTM D 2444-用落锤法测定热塑性塑料管和配件耐冲击性的试验方法 X ASTM D 3029/ASTM D 5420-使用落锤冲击法 的硬质塑性扁平试样耐冲击性能标准试验方法 X ASTM D 3763-用载荷和位移检测器测试硬质塑料的高速穿孔特性的试验方法 X(薄膜) X X X ASTM D 4812-塑料的无凹口悬臂梁抗冲击强度的试验方法 X ASTM D 6110-简支梁冲击试验(塑料凹口样品耐摆锤冲击性测定的标准试验方法) X X X X X X X DIN 53 373-塑料薄膜的检验带电子测量数据记录的刺穿试验 X X X ISO180-悬臂梁冲击试验(塑料.伊佐德氏冲击强度的测定) X X X X X X(薄膜) X X X X X X X X X 英斯特朗公司-北京 中国北京市中关村南大街1号友谊宾馆60921-22室 中国上海每南京西路819中创大厦1708室 china sales@instron.com 电话：+86-10-6847-0012传真：+86-10-6849-8103 电话：+86-21-6215 8568传真：+86-21-6215 0261 邮编：100873 邮编：200041 Instron 及英斯特朗为英斯特朗公司 (Instron Corporation) 的注册商标。 此处所提到的其他的用于识别 Instron 产品与服务的名称、标识、图标与标记均为英斯特朗公司 (Instron Corporation)的商标。 未经事先的书面允许，不得擅自使用。 下面列出的其他产品及公司名称均为其各自公司的商标。版权所有◎2006英斯特朗公司。保留所有权利。 本手册所涉及的规范若有任何改变，恕不另行通知。 第-页