ISO 6603-2:2023 穿刺冲击试验 —— 冲击设备与关键测试参数
1. 试验原理
采用落锤冲击试验机，对刚性塑料试样施加多轴穿刺冲击载荷。试样被夹持在具有中心开孔的刚性支撑板之间，冲头以规定的恒定冲击速度撞击试样中心。整个冲击过程中，通过仪器化系统（载荷传感器和位移传感器）连续记录力-时间、位移-时间数据，生成力-位移（或力-时间）曲线，用于后续计算峰值载荷、穿刺能量和穿刺位移等多项性能指标。
标准要求冲击器速度保持恒定（标称恒定速度） 。这对于详细表征冲击行为和曲线特征至关重要，因为标准在引言部分特别指出该测试方法适用于需要在标称恒速下记录力-位移或力-时间曲线以详细表征冲击行为的情形-11。
2. 冲击设备参数
（1）冲击器（冲头）
-
冲头直径：12.7 mm或20 mm，端部为半球形，表面光滑无刻痕
-
冲击头材料：钢制，硬度须满足冲击试验要求
-
冲头须定期检查，表面无划痕、无磨损，否则须更换
（2）试样支撑夹具
夹具为带有中心开孔的刚性支撑板，上下夹持试样，防止冲击过程中滑动。夹持环内径：40 mm或50 mm。夹具开孔边缘须倒圆角以减少应力集中，边缘倒圆角半径0.8±0.4 mm。夹紧压力须足够大以防止试样滑动，但避免因过度夹紧导致试样产生初始应力或变形。
（3）落锤质量
落锤质量可在5 kg～10 kg范围内调节。具体质量根据材料特性和预期冲击能量选择，保证冲击过程中速度降幅控制在规定范围内。
（4）载荷测量系统（测力传感器）
用于连续记录冲击过程中的载荷变化。传感器量程须覆盖预期载荷范围，响应频率须满足瞬态冲击信号采集要求，固有谐振频率≥6 kHz。传感器须定期校准，保持零点漂移在允许范围内。
（5）位移测量系统
可采用直接安装的位移传感器或光学测量系统，同步记录冲头位移与载荷数据，测量精度±0.05 mm。
（6）数据采集系统
采样频率不宜低于100 kHz，以确保冲击过程中快速瞬态响应信号的完整捕获，并同步记录力-位移或力-时间曲线。标准明确提出，如果需要在标称恒速下记录力-位移或力-时间曲线以对冲击行为进行详细表征，则适用该测试方法-11。
（7）防二次冲击装置
冲击完成后须立即抓住落锤，防止弹起后对试样进行二次冲击，保证每个试样仅经历一次冲击加载。
3. 冲击速度设定
标准允许设定不同的冲击速度。典型的冲击速度值为2.2 m/s和4.4 m/s-1。冲击速度的详细测试指南可参考标准附录D（不同温度与冲击速度下的材料行为表征）。冲击速度须在测试中记录并验证，确保与预设值一致（误差不超过±5%）。
4. 冲击能量设定
冲击能量E（J）由落锤质量m（kg）和冲击高度h（m）按公式E = m·g·h计算确定（g = 9.807 m/s²）。冲击能量由材料规范和预期应用确定，通常为15 J～30 J范围。
多速度测试（速率敏感性评价）：可参考标准附录D（不同温度与冲击速度下的材料行为表征）设定多个测试速度等级，以系统评估材料在不同冲击速率下的响应特征。
5. 润滑与摩擦控制
冲头润滑程度是影响穿刺冲击测试结果的关键因素之一。润滑不足可能因摩擦引入额外的载荷分量，导致载荷读数偏高和失效模式畸变。建议在冲头测试前使用一致性润滑方法，以保证不同批次数据间的可比性。
6. 环境条件
标准环境：温度23±2℃，相对湿度50±10%，与状态调节条件一致。如需模拟高低温服役环境（测定韧性-脆性转变温度），须使用环境箱，温度波动控制在±2℃以内，并在报告中注明。
