沖擊試驗儀

    表面涂層通常遭受沖擊，該沖擊也能使基材變形，從而將壓力傳遞到涂層的附著力和凝聚力上。球沖擊測試在標準條件下模擬此種壓力。一個規(guī)定重量的球沖頭其底部直徑固定，從一個議定或不同的高度在導管中自由落到樣本上。沖擊完成后，對樣品表面的變形區(qū)進行破裂和剝落檢查。球沖擊測試相等于ERICHSEN杯凸測試的動態(tài)版本。

 

    用于沖擊測試的不同標準測試儀器機械結(jié)構(gòu)幾乎都是一樣的，重要的不同之處在于

－沖頭末端的直徑

－底座墩的內(nèi)徑

－下落砝碼的質(zhì)量

－下降高度 / 能量的刻度

－夾緊套和止動器用以限制凹槽的深度

    下列表格總結(jié)了各款儀器的參數(shù)。ERICHSEN可調(diào)高度的沖擊測試儀，304型的不同型號根據(jù)不同的沖擊測試標準已展示在下表中：

AFNOR 304型具有一個特性，這是其它型號所沒有的：底座墩上的孔小于下降砝碼末端的球體直徑。根據(jù)樣品厚度的不同，大的深度便受到相應(yīng)的限制。在SNV型號中，情況也相似：這里兩個直徑是相等的。要注意的是實際用于AFNOR型的符合這個標準400 g砝碼，是不包括在304-AFNOR型的基本配備中，因大多數(shù)用戶使用的是1000 g的下降砝碼。

適用ISO、DIN和ASTM標準的型號屬于我們的標準制造程序；但304-ECCA、304-AFNOR和304-SNV都是根據(jù)需要才制造。理論上其它帶不同下降砝碼，球和底座墩尺寸的不同型號沖擊測試儀也可特別訂制。

 

 

    *    符合ISO 6272，但不帶夾緊套和制動器以限制下降砝碼造成的深度。

    ** 基本砝碼可以通過連上補充砝碼使重量翻倍。

    *** 相等于ECCA T5-1995

    304型沖擊測試儀，雖然變化出多個不同的版本，但它的基礎(chǔ)仍是由牢固的底座組成，配有一個懸臂，將下落管用螺絲夾緊在槽中。在ISO和DIN版本中，用夾緊把手將螺絲鎖緊，使得儀器能迅速設(shè)置以適應(yīng)不同厚度的樣品，把手能靠彈簧力撥出一些，這樣它就可松開，并能自由轉(zhuǎn)動。

    在下落管下方的底板上，根據(jù)相應(yīng)的標準裝有一個底座墩。底座墩容易更換，但同時亦是準確安裝，以保證導管和墩座的中心線重合。

    下降砝碼的底部根據(jù)所使用的底座墩裝有球型沖頭，下降砝碼上亦有一凸針，可沿著管上的窄槽上、下移動，用于提升砝碼到所需的高度。在ISO、DIN和ECCA版本中，下降砝碼的質(zhì)量可通過連接一個附加砝碼來翻倍。

    刻度表沿著凹槽安裝。對于ISO、DIN、AFNOR和SNV標準，儀器以“cm”校準。對于ASTM標準，儀器則以“inch lbs”校準。在ECCA版本中，凹槽的兩邊各有一個不同的“inch lbs”刻度表。

    根據(jù)標準，304-ISO型測試儀配備有一個夾緊套，用于保持測試面板在正確的位置，并在不同厚度處停頓，以限制下降砝碼的凹痕深度。

    此外，304-ISO型和304-DIN型還有一個特征，下降管上有一個可移動環(huán)。該環(huán)裝在凹槽 中，由刻花螺絲夾緊用于制動下降砝碼上的凸針。這種設(shè)計提供了準確的位能預(yù)設(shè)，當要從一個固定高度進行多次測試時，這便顯得特別方便。

 

    按照標準準備樣品(諸如：底材表面處理、涂層的敷涂、硬化程序、存儲、涂層厚度測量、也許須作交叉劃痕測試等)，必須符合兩個基本原則：

    ·球(沖頭)直接落到涂層上，以獲得一個中凹的變形(下沉)或在另一面獲得一個中凸的變形(突出)。標準列表提供給用戶在兩者間的一個選擇；用戶須選擇或制定一種方法。以下情況例外：ECCA標準(T5和T6)清楚指明，必須使用中凸變形。

    · 就變形能量而論，在下落開始時，可能就是使用一個協(xié)議的位能值。沖擊試驗在此情況下給出可行/不可行或合格/不合格的答案。在快速變形中，從裂痕的形成來分析涂層的抵抗性能。這種方法只能供一個定性的結(jié)果，但可使一批被測試樣品以非?？斓乃俣葴y試。

     如果執(zhí)行重復(fù)沖擊測試以創(chuàng)建損壞材料的小能量值，那么獲得的只是定量的結(jié)果。這種情況下，下降的距離或沖擊能量不斷變化，直到裂痕出現(xiàn)或附著力消失為止。導致該種損壞的能量值必須通過使用更多的樣品板反復(fù)測試以獲得確認。如果獲得不同的結(jié)果，建議選取一個平均值。

    一個基本原則(也可用于可行/不可行測試)－必須確保測試點距邊緣足夠距離(至少35 mm)和距同一樣本上先前的測試點有足夠距離(小中心距離70 mm)上進行。

 

    樣品上由球沖擊后造成的變形、破裂和剝落(可能需要放大鏡的輔助)用肉眼來找尋。為確保較少的破裂也能得到鑒別，ASTM D 2794標準建議兩種更靈敏的檢測方法。

     · 在樣品上施加硫酸銅溶液使得涂層少的缺陷也顯得清晰可比。此方法只在下述情況有效：對于基材為鋼和防腐蝕的涂層(如磷酸鹽)，在沖擊時發(fā)生破裂。

     · 在將絕緣材料涂于金屬基材上時，該區(qū)域也可用孔率測試儀器來檢測。簡單的傳導測試儀使用一個9 VDC的電源和濕潤的海綿。用于此種測試的儀器如POROCHECK (ERICHSEN Model 524)。它是一臺很容易使用的孔率測試儀，且不需使用市電電源。                                    

    沖擊能量在不同的標準中以不同的術(shù)語表達。在ISO、DIN、NF和SNV標準中，下降高度(mm)加上沖擊物體的重量用于相關(guān)的能量刻度。余下的沖擊測試標準(如下所示)使用獨立的能量單位：

    kg m (ISO 6272，ASTM D 2794)，Joule (ASTM D 3029，ECCA T5)，inch ibs (ASTM D 2794 and ASTM D 3029)。

    這些能量單位的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

    轉(zhuǎn)換因子能用于比較在不同版本儀器上設(shè)置的能量值。因為不同的球和底座墩的尺寸，故不可通過任何準確計算來轉(zhuǎn)換用不同的球沖擊測試方法所得到的結(jié)果。

符合ECCA T6測試

，占據(jù)了一個特殊的位置。在這種情況中，先前被交叉劃痕損壞的涂層再受到一個中凸變形(反沖擊)，損傷的程度可用基材上剝落面積的百分比來表示。

 

 

 

    實際情況中，涂層材料通常受到?jīng)_擊，這會引起涂有涂層材料的材料的變形。在受沖擊的那一側(cè)，目的會產(chǎn)生一個向內(nèi)或向外的凹槽。

    一個用于此的儀器能產(chǎn)生兩種類型的沖擊，而且測試條件應(yīng)該可重復(fù)。

    下列所描述的儀器符合這些要求。它類似于美國Gardner公司開發(fā)的儀器，其標準形式由美國測量系統(tǒng)提供。

 

    將被測試的涂層材料涂到合適的基材上(通常是薄金屬片)，通過安裝設(shè)計的錘子砝碼獲得變形，該砝碼從一個可調(diào)整的設(shè)定高度落到樣品上，這樣就會產(chǎn)生一個向內(nèi)或向外的凹槽。

    涂層材料接下來便可用于破裂結(jié)構(gòu)或剝裂檢驗。

 

    儀器由鋼材底板構(gòu)成，并特別配置了一直徑為0.64"(16.3 mm)底座墩。一個支撐懸臂安裝在底板上，懸臂帶有一個夾子，作為下降砝碼的導管，在此種情況下，保證管的中心線與底座墩成一直線。管本身由鎳銅合金構(gòu)成，前端有一個螺姆。螺姆旁邊是一個刻度表，每級刻度為2英磅單位。

    鋼錘螺栓的重量為2磅(=2×453.592克)，它裝有一個直徑為5/8"(=15.8 mm)的鋼球。管末端的上部有一個凸出的支撐螺栓，通過它，錘的螺栓可提升到所需的下落位置。

    如有需要，我們?nèi)钥商峁┫惹霸O(shè)計的304型號(鋼球直徑1/2"，9/16")。

 

    大下降高度：             101.5 cm = 40in

    測量范圍(沖擊能量)：   0.23-9Nm = 2-80 inch pounds

    寬度：                             180 mm

    深度：                             200 mm

    高度：                             1250 mm

    鋼錘螺栓重量：             0.908 kgm = 2 pounds

 

 

    影響變形的金屬薄片特性為厚度與質(zhì)量。如果測試結(jié)果需要比較，則需使用相同質(zhì)量和厚度的金屬薄片。

    為準備基材，以下程序應(yīng)與實際中采用的涂層材料相似。基材徹底除去油脂很重要。對于實際應(yīng)用和烘干程序，運用于特殊涂層材料的說明應(yīng)該被認真遵守。

    如果需比較的結(jié)果是通過不同的測試方法獲得的，則需特別注意樣品的相同老化。

 

    可運用兩種變更方法：

    a) 向內(nèi)的和中凹的凹槽測試，樣品薄片擺在底座墩身上，涂有漆的一面向上，使錘子螺栓落在漆上，并產(chǎn)生一個向內(nèi)的凹槽，引起漆膜的壓縮；

 

 

    b) 向外的和中凸的凹槽測試，薄片上有漆的一面向下，置于底座墩身上，故錘子螺栓產(chǎn)生一個向外的凹槽，引起漆膜的延伸。

    將樣品按上述任何一種方法置于底座墩身上，一方面保持樣品水平，同時使用支撐螺栓將錘子螺栓提升到所需的高度。當支撐螺栓松開時，錘子螺栓落到薄片上，并產(chǎn)生變形，此變形不同主要取決于下落的高度。薄片的厚度和薄片的質(zhì)量。接下來漆可用于破裂和剝落檢測。

    如果有必要，測試可重復(fù)，這可通過增加或減少下落的高度以找到薄膜上次可視損壞出現(xiàn)時的極限值，既然管以英磅校準；則極限值可直接被記錄為以英磅為單位的沖擊力。

    從薄膜受損壞的類型來分析，我們可得出涂層材料的附著力質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的結(jié)論。