Page 45 - 理化检验-物理分册2025年第三期
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叶淋泉，等：PETG悬臂梁冲击强度测定的主要影响因素
其破坏的能力。常用的冲击强度测试方法有悬臂梁 调节、摆锤选择等方面都存在一定的差异，因此可
冲击和简支梁冲击，这些方法在试验标准、冲击强度 通过设计PETG的悬臂梁冲击试验来考察和验证相
范围、试验方法、试样规格、冲击锤头/冲击方法等 关影响因素及其影响程度，从而得出影响PETG悬
方面均存在明显差异，因而在冲击结果方面就会存 臂梁冲击性能测试的关键因素及最佳测试条件，为
在一些差别。与简支梁相比，悬臂梁因为只有一端 进一步提高PETG性能评价的可靠性和一致性提供
支座而无法消散部分外部力，所以在相同的冲击力 参考。
作用下，悬臂梁的冲击响应会更强烈，更容易受到冲
击力的影响，也更加符合磕碰、掉落等受力的情况， 1 试验方案
更能表现特殊受力情况下的寿命问题，因此悬臂梁 1.1 试验仪器与材料
冲击强度是PETG最为重要的评价指标之一。 然而， 试验仪器为：摆锤冲击试验机；注塑机；缺口型
也正因为悬臂梁的冲击响应更强烈，不可避免地存 制样机；工业鼓风干燥箱。试样材料为PETG粒子。
在稳定性和重复性的问题，如实际试验中就发现其 1.2 试验方法
测试数据无法和简支梁冲击强度相比，更无法和拉 制样方法：试样均采用精密注塑成型机制备，
伸、弯曲等力学试验结果相比，造成悬臂梁冲击强度 标准GB/T 1843—2008 中规定试样尺寸 （长度×
测试结果无法给研发人员提供有利的参考，因此急 宽度 × 高 度）为（80±2） mm× （10.0±0.2） mm×
需对其进行深入考察，优化并确定悬臂梁冲击试验 （4.0±0.2） mm；标准ASTM D256-24 中规定试样
方法 [7-8] 。 尺寸（长度 × 宽度 × 高 度）为（63.5±2.0） mm×
PETG的悬臂梁冲击强度测试主要依据标准 （12.70±0.20） mm× （3.2±0.2） mm，以模塑直接
ASTM D256-24《测定塑料抗悬臂梁锤冲击性的试 成型方式制作缺口或试样机械加工缺口，缺口尖角
验方法》和GB/T 1843—2008《塑料 悬臂梁冲击 为（45±1） °，缺口底部半径为（0.25±0.05） mm，试
强度的测定》，这两个标准在试样尺寸、缺口、状态 样制备条件如表1所示。
表1 试样制备条件
注塑前烘干 注塑前烘干 平均注射速率/
采用标准 熔体温度/℃ 模具温度/℃ 注射压力/MPa 保压时间/s
温度/℃ 时间/h （mm·s −1 ）
GB/T 1843—2008 70 24 225 60 50 7 10
ASTM D256-24 75 12 230 60 50 7 10
测试与表征：主要采用标准ASTM D256-24进 由此可知，试样截面积的微小变化对冲击强度影响
行影响因素评价。将试样缺口中心正对刀片刀口位 有限，试样注塑精度完全满足悬臂梁冲击强度的测
置后，将试样固定，将刀片放置于缺口前1 mm，且不 试需求。
固定，冲击摆锤能量为2.75 J，测试5组试样，取平均 2.2 试样缺口成型工艺的影响
值，将相对标准偏差（RSD）控制在5%以内。 分别比较了注塑缺口工艺和机械加工缺口成型
工艺对悬臂梁冲击强度的影响。由图1可知：机械
2 试验结果与讨论
加工试样的冲击强度测试平均值为34.2 J/m（相对
2.1 试样尺寸的影响 标准偏差为6.93%）；而注塑缺口试样的测试平均值
ASTM D256-24 和国 标 GB/T 1843—2008 悬 为62.9 J/m（相对标准偏差为4.39%），两个测试结
臂梁冲击强度的测试方法都明确注明了试样尺寸的 果相差2倍左右。这主要是由于注塑缺口表面完整，
要求，因此实际测试过程中，试样宽度、厚度是必须 且注塑时低聚物质受热游离至表面，形成保护层；而
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评估的影响因素之一 。两个标准试样经过25次以 机械加工缺口容易使试样缺口处产生应力集中和微
上的截面积测试，平均值分别为 42.2（相对标准偏 裂纹，从而影响应力分布和材料的整体冲击强度，造
差为 0.33%），41.1 mm（相对标准偏差为 0.20%）， 成缺口试样的冲击强度偏低 [10-11] 。因此缺口成型工
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悬臂梁冲击强度的测试平均值分别为5.9 kJ/m（相 艺是PETG产品在设计和制造过程中必须考虑的因
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对标准偏差为 3.65%）、61.1 J/m（相对标准偏差为 素之一，若一定需要缺口设计，应尽量采用注塑缺口
4.84%），均满足标准相对标准偏差小于5%的要求。 工艺，以确保产品的冲击强度符合性能要求。
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