落镖冲击试验报告中,F50常以冲击质量(g)和冲击能量(J)两种形式给出。试验人员往往对质量数字比较熟悉,对能量数字的由来却不太清楚。其实在自由落镖条件下,冲击能量就是镖体在投放高度所具有的重力势能,在下落过程中转化为对试样的冲击功。理解这一计算关系,有助于把不同厚度、不同方法的数据放在同一尺度下比较。
基本计算关系。镖体从规定高度h由静止自由落下,忽略空气阻力时,到达试样表面的动能近似等于投放时的重力势能,即E=m·g·h。其中m为镖体总质量(含镖头与砝码),g为重力加速度,h为落镖高度。也就是说,在落镖高度固定的前提下,冲击能量与镖体质量成正比:质量越大,冲击能量越大。这也是为什么梯级法通过增减砝码就能改变冲击能量。
两种方法的高度设定。A法落镖高度为66±1cm,B法落镖高度为150±1mm。高度一经选定,整组试验都在这一基线上进行,砝码组合决定了可覆盖的能量区间。A法测量范围50~2000g,B法测量范围300~2000g,对应各自的能量范围。镖头直径A法Φ38±1mm、B法Φ50±1mm,与夹具内径Φ125mm配合,保证受载条件一致。

砝码规格与能量分度。MLB-01测量精度为0.1g(0.1J),砝码按梯级配置:A法为5g、15g、30g、60g四种规格,数量分别为3只、8只、8只、8只;B法为15g、45g、90g三种规格,数量同样为3只、8只、8只、8只。相邻两档砝码的质量差对应相邻两档能量差,砝码规格越密,梯级调整越细,半数破损点的逼近也就越准确。
实际计算时还需注意两点。其一,镖体自身重量已计入总质量,增减砝码时要把镖头本身的质量也算在内;其二,落镖高度按方法固定,A法66±1cm、B法150±1mm,高度调整后整套试验应重新开始,不能把不同高度下的结果混在一组里统计。系统按当前设定的高度自动换算能量,试验人员只需确认高度与方法选择正确即可。
能量结果的用处。以焦耳(J)表示的冲击能量,扣除了落镖高度差异带来的影响,更适合用来横向比较不同方法、不同厚度样品的抗冲击能力。报告中同时给出质量与能量,既方便与标准规定的指标对照,也便于配方调整、厚度变更前后的数据对比。试验在标准实验室环境下进行,温度湿度稳定时,能量结果的重复性更好。下游客户若以能量指标验收,这种双重输出也省掉了二次换算。
冲击能量的计算并不复杂,关键在于高度固定、质量可调这一设计逻辑。济南辰驰试验仪器有限公司的MLB-01落镖冲击试验仪按GB 9639.1设计,F50结果同时给出冲击质量与冲击能量,八寸彩色触摸屏显示操作,试验数据由微型计算机处理。