摆锤VS落锤,到底哪个才是最佳选择?

2024-04-30 10:57:56 英斯特朗(上海)试验设备贸易有限公司


材料在实际使用过程中,既会受到拉伸、弯曲、压缩等静态力,也会经历跌落、撞击等情况产生的冲击力。冲击测试是评估材料/部件的耐冲击性能的重要方法之一。在实验室级别的测试中,摆锤冲击和落锤冲击测试是两种最普遍的试验方法。

摆锤冲击

摆锤冲击测试是指锤头以一定高度释放,通过摆臂摆动后水平撞击到样品上,撞击之后摆锤继续升高,通过摆锤释放与最终位置的角度差,依据能量转换以及能量守恒定律即可得到样品受冲击的吸收能量,用于评估样品的耐冲击性能。

此外,如果在锤头安装力值传感器,还可以记录样品受冲击过程中的力,通过力和位移曲线积分的方式计算样品冲击强度,同时曲线形状能用来评估样品的韧性。

落锤冲击

落锤冲击试验则是锤头以一定高度自由或加速落下,以自由状态垂直冲击样品;通过力值、试样变形、破坏情况以及冲击曲线量化来评估材料的抗冲击性能或结构稳定性。

落锤冲击与摆锤冲击有何不同?

由于结构及原理的区别,摆锤冲击测试冲击速度以及冲击能量范围往往较小,更偏向于原材料级别的性能研究。

落锤冲击试验机可通过添加高能系统,以高达 1800J 的冲击强度、24m/s 的冲击速度对零部件级别的样品进行冲击测试,并实现测试区域的环境控制。因此,落锤冲击系统除了原材料级别的测试外,也可兼顾材料、产品的整体抗冲击能力的研究。

在冲击能量满足测试需求的情况下,使用摆锤冲击和落锤冲击试验机进行的测试推荐指数如下:

如何选择摆锤或落锤试验系统?

01

看实验目的

摆锤冲击测试效率高于落锤冲击测试,但落锤冲击测试能获得更多精细信息。

如果测试结果用于类似石化行业产线质量控制,摆锤则是很好的选择。如果用于科研或项目研发,落锤往往更合适。

02

看执行标准

比如 ISO 179/180 等标准对摆锤角度、速度以及能量有明确要求,则建议首选摆锤冲击试验,以便更符合标准;如果已有落锤, 为了拓展实验能力,额外购置配件以完成相关试验的横向对比则是一个经济的选择。

但标准的起草有其历史的局限性,比如 ISO 11343 全文示例图一直沿用摆锤,但胶粘剂的冲击应用下往往需要在线低温环境,所以用户执行这一标准时通常会选择采购落锤。

在新的国家标准 GB/ T36877 中意识到这个问题后改为优选落锤,一方面符合实际操作,另一方面更便于理解冲击过程。

03

看冲击条件

冲击测试往往有冲击速度和冲击能量要求。

摆锤冲击测试结构简单且操作方便,但冲击能量范围较窄,并且冲击速度往往是固定的,在极个别的设备中只能做到有限的速度调节。

落锤冲击试验机的速度可以做到无极设置,能量范围比摆锤冲击试验机更广,更适用于一些特殊的条件的测试。

04

看试样几何尺寸

实际应用中存在制样或尺寸效益等因素,必须采用大尺寸样品,落锤测试仓往往可以容纳更大尺寸的样品,为大尺寸样品测试带来更多可能性以及便捷性。

汽车保险杠测试

05

看是否需要稳定的温度环境

从结构设计来看,摆锤由于其扁窄型设计无法容纳在测试过程中自动打开和关闭的在线测试仓。

而 Instron 落锤设计了一体式环境测试仓,可以在测试过程中自动关闭和打开,实现精确的控温和保温。同时可以增加半自动或全自动系统,,提升了低温测试的效率和减少频繁开关门导致的液氮或干冰消耗,从而节约成本。

Instron 落锤一体式环境测试仓

Instron 应用解决方案

Instron 9400 系列落锤试验机具备高达 1800J 的能量和 24m/s 的冲击速度,可满足各类材料的测试能力需求。此外,多样的夹具以及冲头、优异的环境箱控制系统、高速摄像机、自动进样系统和大尺寸底座,让测试更加高效且应用广泛。

Instron 摆锤试验机采用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可减少能量损失及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;稳定的机架让设备在满足高达 50J 的摆锤冲击的同时,也让小能量冲击结果更准确。


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