可调高度的冲击测试原理

表面涂层通常遭受冲击，该冲击也能使基材变形，从而将压力传递到涂层的附着力和凝聚力上。球冲击测试在标准条件下模拟此种压力。一个规定重量的球冲头其底部直径固定，从一个议定或不同的高度在导管中自由落到样本上。冲击完成后，对样品表面的变形区进行破裂和剥落检查。球冲击测试相等于ERICHSEN杯凸测试的动态版本。

冲击测试标准

用于冲击测试的不同标准测试仪器机械结构几乎都是一样的，重要的不同之处在于

• 冲头末端的直径
• 底座墩的内径
• 下落砝码的质量
• 下降高度 / 能量的刻度
• 夹紧套和止动器用以限制凹槽的深度

下列表格总结了各款仪器的参数。ERICHSEN可调高度的冲击测试仪，304型的不同型号根据不同的冲击测试标准已展示在下表中：

AFNOR 304型具有一个特性，这是其它型号所没有的：底座墩上的孔小于下降砝码末端的球体直径。根据样品厚度的不同，的深度便受到相应的限制。在SNV型号中，情况也相似：这里两个直径是相等的。要注意的是实际用于AFNOR型的符合这个标准400 g砝码，是不包括在304-AFNOR型的基本配备中，因大多数用户使用的是1000 g的下降砝码。

适用ISO、DIN和ASTM标准的型号属于我们的标准制造程序；但304-ECCA、304-AFNOR和304-SNV都是根据需要才制造。理论上其它带不同下降砝码，球和底座墩尺寸的不同型号冲击测试仪也可特别订制。

<<图表 >>

*符合ISO 6272，但不带夹紧套和制动器以限制下降砝码造成的深度。
** 基本砝码可以通过连上补充砝码使重量翻倍。
*** 相等于ECCA T5-1995

概述

304型冲击测试仪，虽然变化出多个不同的版本，但它的基础仍是由牢固的底座组成，配有一个悬臂，将下落管用螺丝夹紧在槽中。在 ISO 和 DIN 版本中，用夹紧把手将螺丝锁紧，使得仪器能迅速设置以适应不同厚度的样品，把手能靠弹簧力拨出一些，这样它就可松开，并能自由转动。

在下落管下方的底板上，根据相应的标准装有一个底座墩。底座墩容易更换，但同时亦是安装，以保证导管和墩座的中心线重合。

下降砝码的底部根据所使用的底座墩装有球型冲头，下降砝码上亦有一凸针，可沿着管上的窄槽上、下移动，用于提升砝码到所需的高度。在 ISO 、 DIN 和 ECCA 版本中，下降砝码的质量可通过连接一个附加砝码来翻倍。

刻度表沿着凹槽安装。对于 ISO 、 DIN 、 AFNOR 和 SNV 标准，仪器以“ cm ”校准。对于 ASTM 标准，仪器则以“ inch lbs ”校准。在 ECCA 版本中，凹槽的两边各有一个不同的“ inch lbs ”刻度表。

根据标准， 304-ISO 型测试仪配备有一个夹紧套，用于保持测试面板在正确的位置，并在不同厚度处停顿，以限制下降砝码的凹痕深度。

此外， 304-ISO 型和 304-DIN 型还有一个特征，下降管上有一个可移动环。该环装在凹槽 中，由刻花螺丝夹紧用于制动下降砝码上的凸针。这种设计提供了的位能预设，当要从一个固定高度进行多次测试时，这便显得特别方便。

冲击测试程序

按照标准准备样品 ( 诸如：底材表面处理、涂层的敷涂、硬化程序、存储、涂层厚度测量、也许须作交叉划痕测试等 ) ，必须符合两个基本原则：

• 球 ( 冲头 ) 直接落到涂层上，以获得一个中凹的变形 ( 下沉 ) 或在另一面获得一个中凸的变形 ( 突出 ) 。标准列表提供给用户在两者间的一个选择；用户须选择或制定一种方法。以下情况例外： ECCA 标准 (T5 和 T6) 清楚指明，必须使用中凸变形。
• 就变形能量而论，在下落开始时，可能就是使用一个协议的位能值。冲击试验在此情况下给出可行 / 不可行或合格 / 不合格的答案。在快速变形中，从裂痕的形成来分析涂层的抵抗性能。这种方法只能供一个定性的结果，但可使一批被测试样品以非常快的速度测试。
  
  如果执行重复冲击测试以创建损坏材料的小能量值，那么获得的只是定量的结果。这种情况下，下降的距离或冲击能量不断变化，直到裂痕出现或附着力消失为止。导致该种损坏的能量值必须通过使用更多的样品板反复测试以获得确认。如果获得不同的结果，建议选取一个平均值。
  
  一个基本原则 ( 也可用于可行 / 不可行测试 ) －必须确保测试点距边缘足够距离 ( 至少 35 mm) 和距同一样本上先前的测试点有足够距离 ( 小中心距离 70 mm) 上进行。

评估和分析

样品上由球冲击后造成的变形、破裂和剥落 ( 可能需要放大镜的辅助 ) 用肉眼来找寻。为确保较少的破裂也能得到鉴别， ASTM D 2794 标准建议两种更灵敏的检测方法。

• 在样品上施加硫酸铜溶液使得涂层少的缺陷也显得清晰可比。此方法只在下述情况有效：对于基材为钢和防腐蚀的涂层(如磷酸盐)，在冲击时发生破裂。
• 在将绝缘材料涂于金属基材上时，该区域也可用孔率测试仪器来检测。简单的传导测试仪使用一个9 VDC的电源和湿润的海绵。用于此种测试的仪器如POROCHECK (ERICHSEN Model 524)。它是一台很容易使用的孔率测试仪，且不需使用市电电源。

冲击能量在不同的标准中以不同的术语表达。在ISO、DIN、NF和SNV标准中，下降高度(mm)加上冲击物体的重量用于相关的能量刻度。余下的冲击测试标准(如下所示)使用独立的能量单位：

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

这些能量单位的相互转换关系为：
1 J(oule)=0.1 kg m=8.8 inch ibs
转换因子能用于比较在不同版本仪器上设置的能量值。因为不同的球和底座墩的尺寸，故不可通过任何计算来转换用不同的球冲击测试方法所得到的结果。

符合ECCA T6测试，占据了一个特殊的位置。在这种情况中，先前被交叉划痕损坏的涂层再受到一个中凸变形(反冲击)，损伤的程度可用基材上剥落面积的百分比来表示。