技术领域
[0001] 本
发明涉及塑料型材技术领域，更具体地说，它涉及一种测试塑料型材结构整体耐冲击性的装置及其方法。
背景技术
[0002] 未增塑聚氯乙烯(PVC-U)
门窗用型材，由于具有良好
隔热隔音效果，并可重新
回收利用，是一种绿色环保的产品，在门窗制作中已被广泛使用，但在激烈的市场竟争下，低价劣质产品冲击着市场。在近几年的市场上，人们以用人脚踩(踹)型材，根据型材结构是否损坏来衡量产品的
质量，通过大量试验，证明用人脚踩(踹)确实能在一定程度上反映产品生产过程中一些工序工艺的
缺陷问题，但也具有极大的欺骗性；大量试验证明，同一配方工艺生产的同一产品，由于脚的
力度、受力方向
角度、用力的速度、及不同人员的操作，会产生截然不同的结果。因此，亟待研究一种客观、公正、有效、可重复的检测塑料型材耐冲击性的方法，进而用来测试产品生产过程中一些工序工艺的缺陷，以及缺陷带来的结构整体耐冲击性明显下降的问题。
发明内容
[0003] 本发明在于提供一种测试塑料型材结构整体耐冲击性的装置及其方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种测试塑料型材结构整体耐冲击性的装置，包括机座、冲头、滑管以及重锤，机座包括第一
底板、设置在第一底板上方的第一导板，以及用于连接第一底板和第一导板的连接板，样品槽设置在第一底板上；
[0005] 第一导板上延伸有两个用于夹持滑管的夹持部，两个夹持部的共同作用将滑管夹持固定在样品槽的上方，所述滑管的下端开口，滑管内滑动设置有所述重锤，且重锤能够穿过滑管的下端并冲击冲头；
[0006] 所述第一导板上位于夹持部的一侧还固定有导柱，所述导柱的下端设置有能够上下滑动的第二导板，所述第二导板设置在样品槽与滑管之间，第二导板上开设有供冲头穿过的第二通孔；所述冲头穿过第二导板上的第二通孔放置在塑料型材上；
[0007] 所述第二导板上还开设有第三通孔，所述导柱的下端贯穿所述第三通孔，所述第二导板上位于第三通孔的一侧还
螺纹连接有
紧固件，紧固件能够伸入第三通孔内并与导柱相抵，进而实现第二导板的
定位。待测塑料型材放置在样品槽内，冲头穿过第二导板的第二通孔放置在塑料型材上，将重锤提升至一定高度并放手，重锤下落撞击冲头，冲头借重锤下落的
能量冲击塑料型材的上可视面或者下可视面，观察塑料型材的结构是否发生崩裂，进而判断塑料型材的耐冲击性的等级。
[0008] 作为优选，两个所述夹持部的自由端均向外凸出有
锁紧
耳部，两个所述锁紧耳部通过紧固件固定连接。两个锁紧耳部通过紧固件的作用相互靠近，使得两个夹持部相互靠近并形成夹持滑管夹紧力。
[0009] 作为优选，所述冲头呈半圆柱状。冲头为半圆柱状，测试时，保证了冲头与塑料型材成线
接触。
[0010] 作为优选，所述冲头的上端固定或一体成型有与所述第二通孔相适配的导向部，所述导向部的尺寸小于第二通孔的尺寸。
[0011] 作为优选，所述导向部的上端还固定或一体成型有限位
块，所述限位块的尺寸大于第二通孔的尺寸。在塑料型材发生崩裂时，限位块的设置避免了冲击头进一步下落。
[0012] 作为优选，所述样品槽与所述第一底板固定连接或者一体成型。
[0013] 作为优选，所述第一导板与所述连接板的连接部位固定有加强筋。加强筋的设置能够加强第一导板与连接板之间的连接强度。
[0014] 作为优选，所述滑管的
侧壁沿滑管的轴向开设有长条状的第四通孔，所述重锤上延伸有呈圆柱状的
手柄，所述手柄穿过所述第四通孔伸出至滑管的外侧，所述滑管的外侧壁上靠近所述第四通孔的一侧设置有刻度尺。
[0015] 一种测试塑料型材结构整体耐冲击性的方法，其特征是：采用上述所述的装置，包括如下步骤：
[0016] 1)将待测塑料型材锯成多段；
[0017] 2)测量每段塑料型材的各个测试壁的壁厚，并对每个测试壁的壁厚进行加和得到累积壁厚h；
[0018] 3)记待测塑料型材结构整体耐冲击性为n焦耳每毫米，3≤n≤5，即每毫米壁厚承受的能量焦耳，
[0019] 根据公式
[0020]
[0021] 式中：
[0023] H：重锤提升高度，单位为毫米；
[0024] h：累积壁厚，单位为毫米；
[0025] 计算出重锤提升高度H，将所述的装置中的重锤提升高度H，然后放手让重锤自由下落冲击冲头，冲头对待测试塑料型材的可视面进行冲击测试，观察冲击后的塑料型材，若塑料型材的结构未崩裂，则塑料型材合格，并定义塑料型材结构整体耐冲击性级别为n级；
[0026] 4)若塑料型材不合格，令n＝n-1，并重复步骤1)～步骤3)，并观察冲击后的塑料型材，直至塑料型材的结构不发生崩裂。
[0027] 作为优选，所述塑料型材的可视面与重锤的下落方向垂直。
[0028] 综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0029] 1、可以通过该检测方法检测塑料型材结构整体耐冲击性，发现产品生产过程中一些工序工艺的缺陷，及时改进减少问题产品的批量产生，提高产品质量
稳定性，且填补了行业内对产品整体结构实用质量性能评价的空白；
[0030] 2、引导了从实验室检测向产品整体实用的检测，弥补了GB/T8814-2017标准中的不足之处，从而弥补用人脚踩(踹)型材，型材结构是否损坏来衡量产品质量，对客户误导性的问题，该塑料型材的耐冲击性检测方法客观、公正且操作简便；
[0031] 3、制定了型材结构整体耐冲击性的测试装置。
附图说明
[0032] 图1为本发明测试装置的结构示意图；
[0033] 图2为图1的A处的放大示意图；
[0034] 图3为本发明测试装置的重锤的结构示意图；
[0035] 图4为本发明测试装置的冲头、导向部以及限位块固定连接的结构示意图；
[0036] 图5为本发明测试装置的
机架、样品槽以及第二导板连接的结构示意图；
[0037] 图6为本发明测试装置的第二导板的结构示意图；
[0038] 图7为塑料型材A的结构示意图；
[0039] 图8为塑料型材B的结构示意图；
[0040] 图9为塑料型材A崩裂后的结构示意图；
[0041] 图10为塑料型材A崩裂后的另一种情况的结构示意图；
[0042] 图11为塑料型材B崩裂后的结构示意图；
[0043] 图12为塑料型材A发生
变形但未崩裂的结构示意图；
[0044] 图13为塑料型材A发生变形但未崩裂的另一种情况的结构示意图；
[0045] 图14为塑料型材B发生变形但未崩裂的结构示意图。
[0046] 附图标记：1、机座；2、冲头；3、滑管；4、重锤；5、第一底板；6、第一导板；7、连接板；8、样品槽；9、夹持部；10、导柱；11、第二导板；12、第二通孔；13、第三通孔；14、第二底板；15、限位板；16、上可视面；17、下可视面；18、第四通孔；19、手柄；20、定位件；21、锁紧耳部；22、导向部；23、限位块；24、加强筋；25、测试壁。
具体实施方式
[0047] 参照附图对本发明做进一步说明。
[0048] 本
实施例公开了一种测试塑料型材结构整体耐冲击性的装置，如图1、图2和图3所示，包括机座1、冲头2、滑管3以及重锤4，机座1包括第一底板5、设置在第一底板5上方的第一导板6，以及用于连接第一底板5和第一导板6的连接板7，第一底板5上设置有样品槽8，样品槽8与第一底板5固定连接或者一体成型；第一导板6上延伸有两个用于夹持滑管3的夹持部9，两个夹持部9的共同作用将滑管3夹持固定在样品槽8的上方，滑管3的下端开口，滑管3内滑动设置重锤4，且重锤4能够穿过滑管3的下端并冲击冲头2；第一导板6上位于夹持部9的一侧还固定有导柱10，导柱10的下端设置有能够上下滑动的第二导板11，第二导板11设置在样品槽8与滑管3之间，第二导板11上开设有供冲头2穿过的第二通孔12；冲头2穿过第二导板11上的第二通孔12放置在塑料型材上；第二导板11上还开设有第三通孔13，导柱10的下端贯穿第三通孔13，第二导板11上位于第三通孔13的一侧还
螺纹连接有紧固件，紧固件能够伸入第三通孔13内并与导柱10相抵，进而实现第二导板11的定位。如图1、图4和图5所示，样品槽8包括设置在第一底板5上的第二底板14，第二底板14的相对两侧分别固定有限位板15，第二底板14上位于两个限位板15之间形成塑料型材的放置空间。待测塑料型材放置在样品槽8内，冲头2穿过第二导板11的第二通孔12放置在塑料型材上，将重锤4提升至一定高度并放手，重锤4下落撞击冲头2，冲头2借重锤4下落的能量冲击塑料型材的上可视面16或者下可视面17，观察塑料型材的结构是否发生崩裂，进而判断塑料型材的耐冲击性的等级。作为优选，冲头2呈半圆柱状。冲头2为半圆柱状，测试时，保证了冲头2与塑料型材成线接触。塑料型材的尺寸大小不一，调整第二导板11与样品槽8之间的距离，并通过紧固件实现定位，进而能够适应不同尺寸的塑料型材。滑管3的侧壁上沿滑管3的轴向开设有长条状的第四通孔18，重锤4呈圆柱状，且重锤4上延伸有呈圆柱状的手柄19，手柄19穿过第四通孔18伸出至滑管3的外侧，为了方便测量重锤4提升高度，滑管3的外侧壁上靠近所述第四通孔18的一侧设置有刻度尺。滑管3的外侧壁上位于第四通孔18的一侧还设有用于限制重锤4下落的定位件20，定位件20包括固定在滑管3上的定位柱以及转动设置在定位柱上的定位块，定位块上开设有用于
支撑重锤4上的手柄19的凹槽。
[0049] 两个夹持部9的自由端均向外凸出有锁紧耳部21，两个锁紧耳部21通过紧固件固定连接。两个锁紧耳部21通过紧固件的作用相互靠近，使得两个夹持部9相互靠近并形成夹持滑管3的夹紧力。
[0050] 作为优选，冲头2的上端固定或一体成型有与所述第二通孔12相适配的导向部22，所述导向部22的尺寸小于第二通孔12的尺寸。
[0051] 所述导向部22的上端还固定或一体成型有限位块23，所述限位块23的尺寸大于第二通孔12的尺寸。在塑料型材发生崩裂时，限位块23的设置避免了冲头2进一步下落。
[0052] 第一导板6与连接板7的连接部位固定有加强筋24。加强筋24的设置能够加强第一导板6与连接板7之间的连接强度。
[0053] 一种测试塑料型材结构整体耐冲击性的方法，采用上述所述的装置，包括如下步骤：
[0054] 1)将待测塑料型材锯成10段；
[0055] 2)用精确到0.02mm的游标卡尺测量每段塑料型材的各个测试壁25的壁厚，并对每个测试壁25的壁厚进行加和得到累积壁厚h；
[0056] 3)记待测塑料型材结构整体耐冲击性为n焦耳每毫米，3≤n≤5，即每毫米壁厚承受的能量焦耳，
[0057] 根据公式
[0058]
[0059] 式中：
[0060] G：重锤所受到的重力，单位为牛顿；
[0061] H：重锤提升高度，单位为毫米；
[0062] h：累积壁厚，单位为毫米；
[0063] 计算出重锤4提升高度H，待测塑料型材放置在样品槽8上，对准中线，同时将冲头2穿过第二导板11上的第二通孔12放置在待测塑料型材上，注意对准中线，将装置中的重锤4提升高度H，然后放手让重锤4自由下落冲击冲头2，冲头2对待测试塑料型材的可视面进行冲击测试，对其中的5段塑料型材的上可视面16进行冲击测试，以及对另外的5段塑料型材的下可视面17进行冲击测试，观察冲击后的塑料型材，在塑料型材的上可视面16和者下可视面17的各5个冲击测试中，若塑料型材的结构未崩裂个数均达到4个及以上，则塑料型材合格，并定义塑料型材结构整体耐冲击性级别为n级；
[0064] 4)若塑料型材不合格，令n＝n-1，并重复步骤1)～步骤3)，并观察冲击后的塑料型材，直至塑料型材的结构不发生崩裂。
[0065] 作为优选，在进行塑料型材的耐冲击性测试时，使塑料型材的可视面与重锤的下落方向垂直。
[0066] 塑料型材主要包括可视面以及多个测试壁25，可视面包括上可视面16和下可视面17，上可视面16和下可视面17通过多个测试壁25固定连接。在计算累积壁厚时，计算塑料型材的横截面累积厚度最小处。在做塑料型材的耐冲击性检测时，对于每段塑料型材，将待测试的塑料型材放置在样品槽8内，使上可视面16或下可视面17与样品槽8接触，冲头2穿过第二导板11的第二通孔12放置在塑料型材上，重锤4下落撞击冲头2，冲头2借重锤4下落的能量冲击塑料型材的上可视面16或者下可视面17，观察塑料型材的结构是否发生崩裂，进而判断塑料型材的耐冲击性的等级。
[0067] 在制备塑料型材时，保证实验配方和原材料均相同的情况下，通过正常情况下(见表1)和模拟产品冷却不够(见表2、表3、表4)、模拟模具融合问题(见表5、表6)等情况进行了检测对比，检测结果发现结构整体耐冲击性指标能反映出生产过程中条件缺陷问题。在非正常情况下，产品冷却不够和模具融合问题均会对塑料型材的耐冲击性产生重要影响，其耐冲击性等级会降低。
[0068] 状态调节和试验环境：在(23±2)℃的环境下进行状态调节，调节时间不少于4h，并在此条件下进行试验。
[0069] 本发明所述的紧固件为
螺栓和螺钉中的一个或两个。
[0070] 表1正常情况下
[0071]
[0072] 表2模拟产品冷却不够(测试一5J级)
[0073]
[0074] 表3模拟产品冷却不够(测试二4J级)
[0075]
[0076] 表4模拟产品冷却不够(测试三3J级)
[0077]
[0078] 表5模拟模具融合问题(测试一5J级)
[0079]
[0080] 表6模拟模具融合问题(测试二4J级)
[0081]
[0082] 表1显示了在产品冷却
温度和模具融合正常情况下，将生产出来的塑料型材锯成10段，记该测塑料型材结构整体耐冲击性为5焦耳每毫米，并将n＝5代入公式计算出重锤4提升高度H，重锤4的质量为8kg，即重锤4的重力为78.4牛顿，并依次进行塑料型材的耐冲击性测试，数据显示，该10段塑料型材的结构仅发生变形未崩裂情况，如图12、图13和图14所示，产品达到了5J要求。
[0083] 表2显示了在产品冷却温度不够的情况下(在第一节干式定型模中堵了靠近小面内筋处的一个
冷却水，模拟产品局部冷却不够)，将生产出来的塑料型材锯成10段，记该测塑料型材结构整体耐冲击性为5焦耳每毫米，并将n＝5带入公式计算出重锤4提升高度，并依次进行塑料型材的耐冲击性测试，数据显示，该10段塑料型材中只有其中一段没有发生结构崩裂情况，具体崩裂情况如图9、图10和图11所示，进而判断该塑料型材产品达不到5J要求；然后进行4J测试，具体见表3，记该测塑料型材结构整体耐冲击性为4焦耳每毫米，并将n＝4带入公式计算出重锤4提升高度，并依次进行塑料型材的耐冲击性测试，数据显示，10段塑料型材中其中有五段没有发生结构崩裂情况，判断该塑料型材产品达不到4J要求；
然后进行3J测试，具体见表4，记该测塑料型材结构整体耐冲击性为3焦耳每毫米，并将n＝3带入公式计算出重锤4提升高度，并依次进行塑料型材的耐冲击性测试，数据显示，10段塑料型材中其中有九段没有发生结构崩裂情况，判断塑料型材产品达到3J要求。
[0084] 进一步的，为判断模具融合对塑料型材产品的影响，在内筋各联接处通过修理模具把圆角过渡改成锐角过渡时，判断产品的耐冲击性检测。具体见表5，记该测塑料型材结构整体耐冲击性为5焦耳每毫米，并将n＝5带入公式计算出重锤4提升高度，并依次进行塑料型材的耐冲击性测试，数据显示，该10段塑料型材中有五段没有发生结构崩裂情况，判断该塑料型材产品达不到5J要求；然后进行4J测试，具体见表6，记该测塑料型材结构整体耐冲击性为4焦耳每毫米，并将n＝4带入公式计算出重锤4提升高度，并依次进行塑料型材的耐冲击性测试，数据显示，10段塑料型材中其中只有两段没有发生结构崩裂情况，进而判断该塑料型材产品通过4J测试。
[0085] 综上所述，表1反映了在正常情况下，对塑料型材径向耐冲击性测试，可以看到，实施例E1～E10经过5J实验高度的耐冲击性测试，其整体结构并没有发生崩裂，间接的反映了生产模具和加工冷却水温均达到标准要求。表2～表4，模拟了在加工冷却水温达到标准要求时，生产出来的塑料型材的耐冲击性检测。可以看出，加工冷却水温达不到要求时，塑料型材的耐冲击性降低，在每毫米壁厚承受的能量焦耳为4或者5时，其结构均发生了不同程度的崩裂，但是通过了3级耐冲击性检测。表5～表6模拟了模具融合问题对塑料型材的耐冲击性检测，发现该塑料型材没有通过5J的检测，通过了4级的耐冲击性检测。
[0086] 通过实践证明，结构整体耐冲击性要达到5J级，若该配方的产品经检测符合GB/T8814-2017中的指标要求，只是结构整体耐冲击性差，可判定很可能是生产中模具或加工冷却水温或料中有杂质引起的，和配方本身可能性不大。该耐冲击性指标反映了产品生产过程中各筋、各面及其的联接处的融合程度是否达到理想状态，反映了产品加工条件是否适宜。
[0087] 通过测试塑料型材的耐冲击性指标来反映生产过程中存在的一些工序工艺的缺陷问题，进而能够引导工作人员及时修正生产工序和工艺的缺陷，及时改进减少问题产品的批量产生，提高产品质量的稳定性，填补了行业内对产品整体结构实用质量性能评价的空白，引导了从实验室检测向产品整体实用的检测，弥补了GB/T8814-2017标准中的不足之处，从而弥补用人脚踩(踹)型材，型材结构是否损坏来衡量产品质量，对客户误导性的问题，该塑料型材的耐冲击性检测方法客观、公正且操作简便；通过检测型材结构的整体耐冲击性检测，可对产品进行分级，以便客户按需要进行选择。
[0088] 本具体实施例中的
指定方向仅仅是为了便于表述各部件之间
位置关系以及相互配合的关系。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
