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杯凸測試的動態版本。

 

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

－沖頭末端的直徑

－底座墩的內徑

－下落砝碼的質量

－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

    下列表格總結了各款儀器的參數。ERICHSEN可調高度的沖擊測試儀，304型的不同型號根據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。根據樣品厚度的不同，大的深度便受到相應的限制。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，使得儀器能迅速設置以適應不同厚度的樣品，把手能靠彈簧力撥出一些，這樣它就可松開，并能自由轉動。

    在下落管下方的底板上，根據相應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。該環裝在凹槽 中，由刻花螺絲夾緊用于制動下降砝碼上的凸針。這種設計提供了準確的位能預設，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果，但可使一批被測試樣品以非常快的速度測試。

     如果執行重復沖擊測試以創建損壞材料的小能量值，那么獲得的只是定量的結果。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測試以獲得確認。如果獲得不同的結果，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)，在沖擊時發生破裂。

     · 在將絕緣材料涂于金屬基材上時，該區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換關系為：

    轉換因子能用于比較在不同版本儀器上設置的能量值。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換用不同的球沖擊測試方法所得到的結果。

符合ECCA T6測試

，占據了一個特殊的位置。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，涂層材料通常受到沖擊，這會引起涂有涂層材料的材料的變形。在受沖擊的那一側，目的會產生一個向內或向外的凹槽。

    一個用于此的儀器能產生兩種類型的沖擊，而且測試條件應該可重復。

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

 

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

    涂層材料接下來便可用于破裂結構或剝裂檢驗。

 

    儀器由鋼材底板構成，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，我們仍可提供先前設計的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量。如果測試結果需要比較，則需使用相同質量和厚度的金屬薄片。

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

    如果需比較的結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，并產生一個向內的凹槽，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，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量和結構的結論。