包装用玻璃容器耐冲击强度测试

在充填、装箱、运输等流通过程中,玻璃包装容器经常受到冲击载荷,从而在容器内部形成振动波。虽然这种振动波在玻璃和内装物中传播时会被减小,但由于这种振动波的传播方向在容器的各个方向是不相同的,因而会相互干涉而产生拉应力和压应力。在这些应力的作用方向上,就可能导致玻璃瓶破损。如果在冲击之前,玻璃瓶表面就存在拉应力,则破损更容易发生。

玻璃包装容器的耐冲击强度试验分为机械冲击、运行冲击、斜面冲击、水冲击以及耐热冲击试验,本文主要介绍机械冲击强度、运行冲击强度、斜面冲击强度和落下冲击强度的测试方法。

①冲击应力

                                            

图4-5玻璃瓶侧壁受冲击时的应力分布                                            图4-6冲击时玻璃瓶的破损形态          

玻璃瓶在灌装、装箱、运输、销售和使用过程中,受到的冲击次数、冲击方式、冲击波形、冲击大小等很复杂。当玻璃瓶的侧壁受到冲击后,产生局部应力、弯曲应力和扭转应力,如图4-5所示。局部应力导致玻璃瓶局部凹陷,四周产生抗拉应力,造成圆锥形伤痕或破损。弯曲应力时,整个瓶壁因受冲击而发生弯曲,内部产生拉应力,由于玻璃瓶内表面一般无伤痕,故由弯曲应力所引起的破损也不常见。扭转应力是在冲击点45°处产生的应力,虽然它比前两种应力值小得多(约20%),但由于玻璃瓶表面常有伤痕,所以实际破损几乎全是由扭转应力所引起的。图4-6是在局部应力、弯曲应力和扭转应力时,玻璃瓶的破损形态。图4-7是冲击强度与玻璃瓶壁厚度的关系曲线,I、Ⅱ分别表示局部破坏区域和损伤生成区域,a是损伤生成曲线,b是强度破坏曲线。

图4-7 冲击强度与玻璃瓶壁厚度的关系曲线

②机械冲击强度试验

国家标准GB 6552“玻璃瓶罐抗机械冲击试验方法”,适用于玻璃瓶罐的抗机械冲击试验。机械冲击强度试验所用的试验装置如图4-8所示,它主要由摆锤装置、夹持装置、升降机构等组成。

图4-8摆锤冲击试验原理

1-升降平台;2-打击物;3-保持子;4-刻度盘;5-试样瓶;6-高度调节手柄;7-卡板;8-水平调节手柄

机械冲击强度试验包括通过性试验和递增性试验。

a.通过性试验 首先将试样瓶放置在支撑台上,紧靠后支座,上下调整支撑台,将玻璃瓶的打击部位调节到需要检测的位置后,水平方向调节支撑台,使摆锤处于自由静止状态,而打击物轻微触及试样瓶表面。再以规定的冲击能量重复打击瓶身周围相距约120°的三个点,检查试样瓶有无破坏。

b.递增性试验 与通过性试验步骤基本相同,但需要逐步提高冲击能量,重复试验,直到试样瓶破裂为止。

③运行冲击强度试验

图4-9 运行冲击试验装置

1-顶板;2,4-试样瓶;3-瓶导向槽;5-挡板;6-调速电动机

试验装置如图4-9所示,对试样瓶按规定的容积要求,充填内装物,拧紧规格瓶盖。然后开动传送机构,试样瓶在传送带上相互碰撞而受到冲击,观察传送带速度与试样瓶破裂之间的关系。玻璃瓶体无破损的传送速度应该控制在30~40m/ min范围内。

④斜面冲击强度试验

该试验适用于检测试样瓶充填内装物并装箱后,在流通过程中受到水平方向冲击时破裂情况,其测试方法类似于运输包装件的斜面冲击试验法。

⑤落下冲击强度试验

落下冲击强度是指整箱灌装后的玻璃瓶罐,以竖向、横向、斜向(口朝上)三种方式从1m高度自由跌落在木板上所引起的破损,它实际上是冲击强度与水冲强度的综合结果。


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