试验设备：低温、高温冲击试验机简介

1.一般要求

所有测量仪器均应溯源至国家标准或国际标准。这些仪器应在合适的周期内进行校准。

2.试验机的安装及检验

摆锤冲击试验机分为简支梁冲击试验机、悬臂梁冲击试验机、拉伸冲击试验机等类型，主要用于金属材料和工程塑料、玻璃钢、陶瓷、增强尼龙、电绝缘材料等非金属材料的冲击性能的测定。摆锤冲击试验机有指针式和电子式两种类型，具有精度高、稳定性好、操作方便、安全等特点，其中电子式冲击试验机采用液晶显示，微型打印机输出试验结果，并具有能量损失自动修正功能。

试验机应按GB/T 3808或JJG 145进行安装及检验。摆锤冲击试验机主要由五部分组成，包括基础、机架、摆锤、砧座和支座、指示装置，如图4-3所示。

3.摆锤刀刃

摆锤刀刃半径应为2mm和8mm两种，用下角标数字表示：KV₂、KU₂、KV₈或KU₈。摆锤刀刃半径的选择应参考相关产品标准。对于低能量的冲击试验，一些材料用2mm和8mm摆锤刀刃试验测定的结果有明显不同，2mm摆锤刀刃的结果可能高于8mm摆锤刀刃的结果。

图4-3 摆锤冲击试验机的组成部分

4.低温冲击试验机

低温冲击试验机的结构，包括冲击试验机、低温炉及电器控制操纵部分。

（1）冲击试验机 与室温冲击试验机相比，它除了底座、机身、摆锤及表盘，外加了保护罩。低温冲击试验时，试样靠机械自动送到支座上。

（2）低温炉 低温炉能够冷却试样到所要求的试验温度，并能保持这一温度。炉体通常用不锈钢制造，内外层之间用绝热材料分开，炉膛内有装冲击试样的匣子。当试样温度降到试验温度时，应保持足够时间，使试样表面温度与心部温度一致。温度的控制与保持均在操作台上进行。

（3）保温 试样应在规定温度下保持一段时间。使用液体介质时，保温时间不少于5min；使用气体介质时，保温时间不少于20min。

（4）冷源 低温冲击试验试样冷却装置使用的冷源，最常用的是干冰（固体二氧化碳）和液氮，它们无毒性、安全，对金属不起侵蚀作用。用乙醇作为介质，干冰为冷源，可以获得-70℃以上的温度；用液氮作为冷源可获得-90～0℃的低温。当试验温度为-90～-70℃时，一般使用液氮作为冷源。(www.xing528.com)

（5）低温环境的产生和控制 对液氮瓶内的电阻丝加热，使液氮蒸发产生一定压力，从而使液氮沿管路压进低温炉内，降低试样温度。当达到试验温度后，控制部分使加热电阻丝停止加热，液氮输送终止，以达到保温目的。在没有低温冲击机设备时，使用常温冲击机也可进行低温冲击试验，可采用低温容器，对试样降温，如图4-4所示。冷却介质一般为乙醇或甲醇，用干冰或液氮作为冷源。由于低于室温的试样置于室温下温度会逐步回升，因而试样实际温度会高于在低温容器中的试样温度。为了减少送样时温度升高的影响，可采取对试样冷却时有一定过冷度的方法，以补偿送样过程中温度升高的影响。

（6）时间 试样从液体介质中移出至打击的时间应在2s之内，试样离开气体介质装置打击的时间应在1s之内。如不能满足上述要求，则必须在3～5s内打断试样，此时应采用过冷试样的方法补偿温度损失。低温冲击试验的过冷度见表4-2。

（7）其他要求 为使试样冷却温度均匀一致，低温槽应具有足够容量，并能对槽内的冷却介质进行均匀搅拌。测温用热电偶偏差应不大于±0.5℃。测温辅助仪器（如自动指示装置或电位差计）误差应不超过±0.1%。试样保温期间温度波动，温度控制装置应能将试验温度稳定在规定值的±2℃之内。

图4-4 放试样的低温容器

1—冲击试样 2—冷却介质 3—温度计 4—软木塞 5—玻璃杯 6—泡沫塑料

表4-2 低温冲击试验的过冷度

5.高温冲击试验机

高温冲击试验机包括了高温和低温冲击试验，其工作温度为-196～900℃。试验过程中的取样、高温送样、冲击、制动均为自动化控制。

高温炉加热器可分为二段或三段炉丝绕制，分别控制加热炉工作段的温度和梯度。控制温度组件可采用铂电阻，或者直接由热电偶的指示温度进行监测。如果没有专用的高温冲击机，也可用小型箱式炉加热试样，在一般的冲击机上进行高温冲击。但应该注意从炉内取出试样的转移时间间隔，一般试样从液体介质中移出至打击时间在2s之内，试样离开气体介质装置至打击的时间应在1s之内。若在3～5s内打断试样，此时应根据试验时环境温度及试验温度的高低确定一定的过热温度，以补偿取样转移过程中试样温度的降低。试样在不同试验温度下的过热度见表4-3。试样加热到规定温度并保温20min后即可进行试验。

表4-3 试样在不同试验温度下的过热度