冲击试样缺口制样机

塑料的冲击强度通常采用摆锤冲击的形式测试，但因多种因素影响，摆锤冲击测试往往很难获得变异系数 ＜5% 的测试结果。针对测试设备和试样材质等固有性能对冲击强度的影响，可点击链接查看详情：摆锤冲击强度的影响因素（上）。本文将对人员操作对冲击强度的影响进行分享和讨论。在确定测试设备和材料后，摆锤冲击的流程为：试样成型、缺口加工、测试。从裂纹萌生和裂纹扩展角度看，成型工艺、缺口加工、测试细节是决定试样断裂过程吸收能量的关键因素。 成型工艺的影响大部分摆锤冲击样条都是通过注塑成型，或模压成型以及挤出成型后裁切得到。成型方式的不同会导致样品在结晶、取向、内应力上产生很大的区别。模压成型的材料几乎是各向同性的，内应力较小；注塑成型一般会在流动方向上取向，也可通过控制注射速度、模温、保压压力等参数，结合模具设计，控制结晶度与内应力；挤出成型的样品在通过模具后往往会采用骤冷的方式，因此取向很明显，但结晶度较差。注塑成型模压成型挤出成型三种成型工艺中，最常用的是注塑成型，但不同的注塑工艺也会对样品微观结构造成很大影响。通常注射温度过高会导致应力松弛，解取向增加，而注射温度过低会影响流动，产生熔接痕；注射速度过低则流动取向降低，过高会导致剪切加强，引起熔体破裂甚至样品烧伤等不适的情况；保压压力过高会产生飞边，过低会导致样品无法充满；保压时间太短，样品会产生变形，保压时间过长，样品内部甚至会产生负压；模温过低，样品冷却过快，内应力过大，模温太高，解取向增大。结晶度越高、球晶尺寸越大，试样越脆，冲击强度越小；取向冻结度高，断裂需要破坏的主价键的比例提高，冲击强度越大；内应力越大，越容易产生裂纹，冲击强度往往越小。在 Instron 的测试经验中曾遇到某种 HDPE，注塑成型试样的冲击强度是模压成型试样的冲击强度相差4倍，主要原因是注塑过程能很好地在流动方向上产生冻结取向，断裂时需要破坏的主价键比例大大增加。模压成型的试样没有取向，也没有控制好冷却过程，样品结晶度更高，断裂时需要破坏的主价键比例降低。缺口制备的影响绝大部分材料都采用缺口冲击测试，高质量的缺口是确保冲击实验结果正确可靠的基础。模塑缺口试样冲击强度往往大于机械加工的缺口试样，并且模塑的缺口试样和缺口尺寸还会受到成型工艺、模具收缩率等因素的影响，因此行业内通常采用机械加工的方式制备缺口。前面提到高结晶度的材料对缺口更加敏感，因此此类材料的缺口制备过程需要更加精细的控制。 根据刀片的运动方式，目前主流的缺口加工方式为线切割和旋转切割。缺口的加工，一方面要考虑获得尺寸标准且稳定的缺口，另一方面要减少摩擦生热。稳定的缺口通常需要分多次精细切割，并且需要较低的给进速度。现代线切割方式的机器大都采用刀尖接触试样，并且一些高端机器退刀过程刀片和样品无摩擦，因此发热量大大减少。旋转切割由于较慢的给进速度，摩擦生热往往比线切割更严重，因此更需要很好的降温措施，才能获得更好的缺口。好的缺口与烧焦的缺口大部分材料都可以参考 ISO 2818 提供的参数做相应调整，以获得最佳的缺口制备效果。测试细节的影响在确保设备、样品都满足测试需求后，实际的测试过程还会受测试细节的影响。锤头的选择ISO 标准要求锤头吸收能量在 10%~80% 之间，并且几个锤头都满足需求的情况下，尽量用能量较高锤头。ASTM 标准则要求尽量用能量较小的锤头，并且吸收能量 85%。能量较高的锤头冲击过程中速度降低较少，试样断裂过程应变速率变化较小，更容易脆性断裂。小能量锤头测试过程速度降低较多，容易引起韧性断裂。在极端情况下，锤头的选择会引起测试结果巨大的变化。*同时满足的情况下，按标准要求应选择能量更大的摆锤。例如有缺口冲击能量 30kJ/㎡，应选择 7.5J 摆锤。*同时满足的情况下，按标准要求应选择能量更大的摆锤。例如有缺口冲击能量 30kJ/㎡，应选择 5.5J 摆锤。试样摆放的影响注塑试样因为存在脱模角，侧面实际上是梯形。简支梁冲击时，试样朝上和朝下摆放，会造成测试结果一定的偏差，在冲击强度较小的样条上尤其明显。Instron 团队曾做过一种样条，两种摆放方式测冲击强度分别为1.3kJ/㎡ 和 1.2kJ/㎡。试样的对中也会明显影响测试结果，摆放试样时更应注意。温度影响温度升高，冲击强度提高，温度降低，冲击强度则降低。在常温测试中，抓取样条的时候要避免手接触试样缺口附近的位置，以免热传导引起升温。Instron 团队曾做过一项测试，将样条放手里握 10s 后测试，发现冲击强度提高了 20%。此外，在低温冲击中，尤其是悬臂梁冲击，样条有一半夹在夹具内，夹具对试样的热传导不可忽视，需要将夹具也降低到测试温度，才能保证数据的准确性。 断裂样条动能的影响在冲击强度较小的测试中，就不能忽略试样飞出去的动能，因此 ASTM D256 的方法 C 要求将断裂的试样捡回来再冲击一次，扣除试样动能。而在平时的测试中，也应注意试样的摆放，让飞出去的试样尺寸一致，以确保动能一致。 Instron 测试解决方案Instron 的摆锤试验系统拥有如下优势： 如下一体化铸造成型的机架、底座，最大限度减少结构性震荡导致的能量损失；经专利设计的一体化成型摆锤，减少能量损失的同时，扁平化设计还能减少风阻造成的能量损失；在线式低温冷却系统，让低温测试数据更加精准；采用无线传输技术的仪器化摆锤，让仪器化冲击远离线缆连接的影响，测试结果更准确；稳定的机架，让设备能满足高达 50J 的摆锤冲击的同时，也让小能量冲击结果更准确。 全自动缺口制样机采用线性切割，最大限度减少切割发热量。通过精确的单次切割量控制、准确的切割速度控制、定制刀片冷却系统以及独特的退刀方式，配合双缺口加载器和哑铃形试样的切边等装置，在保证缺口的高度准确情况下让样品制备既节省时间又节省人力，为您的冲击试验保驾护航。*主要参考文献 [1]于杰,金志浩,周惠久.聚合物材料冲击缺口敏感性的研究[J].塑料工业,1994(4):4[2]邵景昌,吴云,付俊祺,等. 不同条件对聚碳酸酯缺口冲击强度测试结果的影响[J].工程塑料应用，2019,47(2):105–109.[3]刁鹏杰,金玉顺,李响,等. POM结晶改性技术研究进展[J]. 工程塑料应用,2023,51(3)：146&minus 151[4]肖亮,戚天银,柏莲桂,等. 注塑工艺对哑光PC／ABS 冲击性能的影响[J].工程塑料应用,2018，46(5):68–71.[5]尚盈辉.注射成型光学级PC制品的力学行为研究[D].郑州大学,2012.DOI:10.766[6]董跃,胡益林,刘俊龙.浅析简支梁冲击强度的影响因素[J].聚氯乙烯, 2007(6):22-24

2月23日在央视朝闻天下栏目中，报道了一篇名为“履职一年间全国人大代表胡淑娥 钢铁专家的新‘安居梦’”的新闻，万测机器人全自动冲击试验机在其中亮相。报道讲述了全国人大代表、钢铁行业专家胡淑娥教授一直致力于钢铁材料的深入研究和应用，尤其在推动钢结构住宅发展方面做出了显著贡献。万测公司为山东钢铁集团日照有限公司提供的机器人全自动冲击试验机也在其中发挥了重要作用。万测机器人全自动冲击试验机采用试样缺口对中方式自动送样，能够实现连续性大批量金属摆锤冲击试验。其系统设计充分考虑了实际使用中的各种问题，解决了传统送样机构的结霜、试样粘连等难题，确保了测试结果的准确性和可靠性。同时，该设备还符合多项国内外标准，如GB/T 229、ISO 148.1、ASTM E23等，为钢铁材料的研发和生产提供了全面保障。万测公司作为专业的力学测试设备供应商，一直致力于高端试验机的国产替代和创新发展。多年来，万测的产品已经广泛应用于国防军工、航空航天、建工检测，复合材料，第三方检测等多个领域，赢得了广大客户的信赖和好评。未来，万测将继续坚持自主创新，不断推出更多高效、智能、环保的力学测试设备，为钢铁行业、建筑行业以及更多领域的发展提供有力支持。

随着温室气体排放创历史新高，科学家不断对气候危机的紧迫性发出警告。然而压力与日俱增，目前看来，《巴黎协定》将升温幅度控制在1.5℃的目标已经岌岌可危。英国金融服务管理局原主席阿代尔特纳（Adair Turner）在第四届外滩金融峰会上表示：“最近的缔约方27次大会（COP27）表明，现在好像已经没办法将地表温度上升控制在1.5℃了，2℃似乎也略有难度，所以接下来要加大减排方面的投入和努力。”本届外滩金融峰会尤为关注绿色金融和气候融资等话题。升温幅度控制目标岌岌可危应对气候变暖的国际框架《巴黎协定》把气温上升2℃以下定为目标，把升温1.5℃以内定为努力目标。然而，渣打集团行政总裁、B20金融与基础设施工作组联席主席温拓思（Bill Winters）表示，最近的地缘政治和经济冲击使我们的气候目标面临风险。在这种背景下，联合国气候变化公约谈判变得更具挑战。全球碳排放量居高不下。石化燃料的使用量不仅没有减少，反而正在增加。加息提高了融资成本，同时也对气候投资产生了不利影响。欧洲50人集团主席、法国经济财政部原部长埃德蒙阿尔方戴利（Edmond ALPHANDÉRY）认为，三周前刚刚闭幕的COP27并无好消息传出，“除了批准2050年减少13%的碳排放目标，以避免气候影响产生灾难性后果。据预测，在2030年，温室气体排放将增长10%，谈判各方没能对实际削减排放达成一致。联合国秘书长也说到，我们需要现在就大幅削减二氧化碳的排放，但这并没有得到应答。”不过，阿尔方戴利认为还是有一个好消息，即200个国家同意支持建立一个损失和损害基金，来支持在气候变化中受到最严重伤害的国家。“这个资金从哪里来？绿色气候基金有1亿美元，但对它实际落地的范围还存在不确定性。在气候变化方面，对于发达国家所承担的不公平负担问题，我们必须要基于很好的原则，提供资金支持。”由于欧洲能源危机，化石燃料的价格一路高歌，需求旺盛，阿尔方戴利认为，这导致低碳转型面临重重挑战。能源价格上升有两重影响，一方面需要加大对于包括核能、可再生能源的投资以实现减碳。相关统计显示，光伏将会迎来春天，并到2027年都会维持高增速。中国对于光伏设备进行大量的投资，会从中受益。另一方面必须对碳捕获、利用与封存（CCUS）加大投资，尤其是对火电厂而言。值得思考的是，如何才能够弥补现在减排差距？目前的差值是2℃，这相当于150亿吨二氧化碳排放的当量。特纳认为，如果需要将升温幅度控制在1.5℃，需要进一步减排240亿吨二氧化碳才行。如果要实现脱碳，必须约束高碳排企业的行为。甲烷也是一种强效温室气体。根据国际能源署（IEA）的统计，全球气温上升中30%都归咎于甲烷的排放，所以需要抑制甲烷排放。阿尔方戴利认为，关键在于慢慢打造、摸索出正确的激励机制，让全球石油天然气开采行业采取一个共同的条约和标准。1987年，世界各国共同签署了《蒙特利尔协定书》，以拯救臭氧层，签订者是对臭氧层造成破坏的企业。如今对于甲烷，特纳建议也可采取相似的安排。加大气候转型相关投资目前由于气候变暖造成的极端天气等灾害情况越发频繁，并对实体企业、金融机构等造成了实质性的财务损失，因此，各界认为必须加大气候转型相关的投资，推动净零目标的实现。未来，全球仍面临巨大的气候融资缺口。特纳提及，根据相关测算，全球在气候转型方面至少需要3.5万亿美元的年投资额，并维持30~40年，才能打造一个真正的全球零碳经济。温拓思称，最容易受到气候变化影响的新兴市场也在努力争取资金。仅用于转型活动，这些经济体每年需要额外1万亿美元的投资。2017~2021年期间，新兴市场的可再生能源投资增长了41%（与前五年相比，疫情挤压了这部分投融资需求）。特纳认为，中国的挑战是，一方面要推动绿色经济，另一方面还有其他经济再平衡的转型挑战。在中国的GDP中，储蓄和投资的占比分别约40%，“很大一部分是投资于不必要的基础设施、房地产。我们希望中国可以加速转型，将更多的资金投入电力系统和能源系统，推动水泥、钢铁等行业进行能源转型”。保尔森基金会副主席兼总裁戴青丽（Deborah Lehr）称，中国货物贸易占到了全球的15%，是120多个国家和地区的最大贸易合作伙伴，这几乎囊括了全球75%的国家和地区，因此，中国的投资渠道和商品来源，将对东道国或来源国的自然环境产生深远影响。令人鼓舞的是，中国开始采取真正有意义的措施，来实现环境的可持续发展。多边开发银行扮演关键角色在融资方面，资本市场、银行扮演重要的角色。对于发展中国家而言，特纳认为，必须通过多边开发银行，包括中国的国开行、国际多边开发银行（例如亚投行、亚洲开发银行等）进行融资。此次COP27推出了一份全新的报告，提及发展中国家面临的特殊融资挑战，并认为多边银行必须要把所承诺的资本额度提供到位，并以公共部门的承诺撬动私营投资，起到分散吸纳风险的作用。温拓思提及，目前，多边开发银行每提供1美元融资，只有大约0.95美分的私营部门资本挤入。“这在比例上来说是错误的。必须部署更多优惠资本，以动员私营部门。我们需要释放更高的比例系数(15倍)。渣打是多边投资担保机构担保的最大发行方之一，在过去4年内完成了100亿美元的混合融资交易。”渣打一直与合作伙伴在转型金融、混合金融、碳市场以及高诚信度碳补偿方面做了大量工作，将资金引导到脱碳项目，以支持系统性的能源转型。在温拓思看来，转型金融至关重要，它可帮助碳密集型、难以减排的行业大幅减少排放，带来长期的变化。转型金融也是复杂和涉及多层面的。这是关于解决商业模式、经济结构和技术改造的问题，同时也将给政治、法律和投资领域带来挑战。例如，一个投资者可能不接受的绿色债券方案（比如，航空公司希望使用可持续航空燃料，但投资者对此并不感兴趣），银行等中介机构的角色是在设计和提供可持续金融解决方案之前，考虑利益相关者的需求和对生态系统的影响。此外，温拓思强调了碳市场的关键角色，包括强制和自愿碳市场，它们为实现《巴黎协定》目标发挥着重要作用。2021年，仅自愿碳市场自身的价值就超过20亿美元——对于一个刚刚成立的市场来说，这是一个快速的增长轨迹，而且将持续加速。“我看到包括中国在内的几个国家建立了碳排放权交易市场(ETS)，这是相当重要的进展。我希望看到自愿碳市场和强制碳市场之间的互联互通，以便在自愿碳市场中购买的高质量碳信用可以满足强制碳市场的履约要求。”