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鮮為人知的衝擊測試:多軸衝擊

作者:admin    添加時間:2014-6-9 16:12:06    瀏覽量:8644

多軸衝擊(multi-axial impact),又稱作高速刺穿(high speed puncture)模擬了汽車在高速情況下的撞擊。整車高速撞擊狀況可由NCAP(New Car Assessment Program)評判,而材料的高速撞擊狀況可由多軸衝擊評判。

 

很多主機廠忽略了材料高速撞擊要求,假設材料是脆性斷裂易形成尖角傷害到乘客,故而用多軸衝擊來管控該方麵的風險是非常有必要的。現在較少的主機廠選用此衝擊試驗來判定塑料的韌性,而上海通用明確規定了多軸衝擊要求。80年代,上海通用就以ASTM3763為標準判定使用材料的性能,一段時間後就以此為基礎編寫了自己的標準GM9904P來更好的規範材料。

 

多軸衝擊測試機

 

多軸衝擊相當於缺口衝擊以及麵衝擊的結合。常見的缺口衝擊有簡支梁(charpy)和懸臂梁(Izod),麵衝擊的代表實驗則是落球衝擊(drop weight)。缺口衝擊表征了材料吸收能量的能力,而麵衝擊則是用來衡量材料抵抗破壞的能力。因此對於兩者的結合——多軸衝擊對於材料的要求還是比較嚴格的。

 

多軸衝擊多種結果圖例列表

 

如何才能提高塑料的韌性以通過多軸衝擊的測試呢?首先就是要明白塑料的增韌機理,目前業內普遍接受的就是銀紋-剪切帶原理。

 

研究表明,聚合物形變機理一般包括兩個過程:

 

1.剪切形變過程,在這個過程中改變的隻有塑料形狀的改變,微觀麵例如分子的內聚能和物體的密度是基本不變。

 

 

2.銀紋-剪切帶過程,該過程進一步可發展為裂紋或斷裂,這時塑料的密度將大大降低。事實上銀紋的產生一方麵是對塑料造成了一定的損傷,是亞微觀斷裂破壞的先兆,另一方麵銀紋與銀紋相遇時或因為與橡膠顆粒相遇時,會使銀紋轉向或支化,所有這些過程的協同作用,可大大延緩材料的破壞過程,並使破壞所需的能量增加。

 

銀紋與剪切帶有相互作用,剪切帶對銀紋尺寸有控製作用,同時銀紋前峰處的應力集中可誘發新剪切帶。

 

 

ABS中的橡膠在形變屈服過程中可同時發生銀紋與剪切帶現象。銀紋現象進一步可發展為裂紋,銀紋比剪切帶更易能吸收能量,對缺口衝擊貢獻大;剪切帶比銀紋抵抗破壞的能力更強,對麵衝擊貢獻大。故而對於苯乙烯類材料,要提高多軸衝擊,選擇合適的橡膠是其精髓所在。

 

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