包裝實(shí)驗(yàn)方法.doc

包裝實(shí)驗(yàn)方法沖擊試驗(yàn)方法沖擊是物流過(guò)程中比較普遍的一種危險(xiǎn)因素，它對(duì)產(chǎn)品包裝系統(tǒng)所造成的危害最直觀。因此，在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系中，甚至是公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，都必然涉及到?jīng)_擊試驗(yàn)項(xiàng)目。一般來(lái)說(shuō)，我們所考察的沖擊是指反映在產(chǎn)品包裝系統(tǒng)上的加速度水平較高作用時(shí)間較短的瞬態(tài)作用。最典型的例子就是跌落。但作為一個(gè)研究包裝測(cè)試的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)，在我們的理解中，沖擊所包含的范圍要更大一些。而且，隨著運(yùn)輸包裝件在物流過(guò)程中所遇到的情況不同，沖擊試驗(yàn)也有著各種各樣的試驗(yàn)方法。沖擊試驗(yàn)的方法從目的上可以分成兩類(lèi)：其一是考察包裝對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)能力，包括；跌落試驗(yàn)、水平?jīng)_擊試驗(yàn)、垂直沖擊試驗(yàn)等等；其二是考察產(chǎn)品對(duì)沖擊危害的耐受程度，包括：產(chǎn)品脆值試驗(yàn)等等。從試驗(yàn)的控制方法和結(jié)果上也基本可以分成兩類(lèi)：一種方法是模擬實(shí)際流通過(guò)程中運(yùn)輸包裝件可能遇到的各種沖擊現(xiàn)象，在試驗(yàn)過(guò)程中主要控制沖擊的末速度。所謂末速度就是運(yùn)輸包裝件在沖擊前一刻的速度。控制跌落高度也是控制沖擊末速度的一種方法。對(duì)于自由落體來(lái)說(shuō)，v (2gh)1/2 ，可知跌落高度和沖擊末速度之間是可以簡(jiǎn)單互換的。我們?cè)谠囼?yàn)室通過(guò)控制，就可以模擬包裝件在流通過(guò)程中經(jīng)受的危害。另一種方法是控制沖擊加速度和沖擊持續(xù)時(shí)間。根據(jù)這種控制方法，我們可以非常精確的在試驗(yàn)室再現(xiàn)當(dāng)時(shí)的情況。這種控制方法比較復(fù)雜，除了加速度和持續(xù)時(shí)間，還要考慮沖擊波形、沖擊響應(yīng)等因素的影響。跌落試驗(yàn)是一種普遍使用的試驗(yàn)方法，用來(lái)模擬物流過(guò)程中產(chǎn)品包裝系統(tǒng)所經(jīng)歷的沖擊。跌落試驗(yàn)也有幾種不同的方法，分別模擬實(shí)際流通過(guò)程中的不同情況。但它們都有一些共同的基本要求。其一是釋放裝置不能對(duì)試驗(yàn)樣品造成明顯的影響，其二是跌落平臺(tái)必須有足夠的質(zhì)量和剛性。根據(jù)GB/T4857.5的要求，跌落平臺(tái)的質(zhì)量應(yīng)達(dá)到試驗(yàn)樣品質(zhì)量的50倍以上。自由跌落是運(yùn)輸包裝件的基本試驗(yàn)之一，主要方式是將包裝件從一定的高度釋放，使它以自由落體的方式跌落到地面上。自由跌落試驗(yàn)可以分成面、楞、角跌落，分別考察不同的跌落方向?qū)Ξa(chǎn)品包裝系統(tǒng)的影響。轉(zhuǎn)動(dòng)跌落是從歐美等國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)中翻譯的術(shù)語(yǔ)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)稱(chēng)為大型運(yùn)輸包裝件的跌落試驗(yàn)。轉(zhuǎn)動(dòng)跌落的主要方法是以包裝件的一邊或角支承在地面或墊塊上，抬起包裝件的對(duì)邊或?qū)堑筋A(yù)定的高度，釋放并跌落。轉(zhuǎn)動(dòng)跌落有一個(gè)問(wèn)題，就是什么樣的包裝件適用這種試驗(yàn)方法。在不同的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)大型運(yùn)輸包裝件的規(guī)定各不相同。這就需要我們根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)加以選擇。傾翻試驗(yàn)時(shí)，將包裝件按預(yù)定狀態(tài)放置在沖擊臺(tái)面上，在包裝件中心上方的位置施加水平力，使包裝件自由傾翻。傾翻試驗(yàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和ISO,ASTM、ISTA等標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定，但各自的要求都有一定的區(qū)別。水平?jīng)_擊是將包裝件按照預(yù)定的狀態(tài)，以預(yù)定的速度與一個(gè)檔板相撞。檔板要垂直于包裝件的速度方向。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4857.11、IS02244、ASTM D5277中都分別對(duì)斜面、吊擺沖擊試驗(yàn)作了相應(yīng)的規(guī)定。這兩種水平?jīng)_擊試驗(yàn)都有各自的特點(diǎn)。水平?jīng)_擊試驗(yàn)一般用來(lái)評(píng)價(jià)包裝件在受到水平?jīng)_擊時(shí)對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)能力。在實(shí)際的物流過(guò)程中，包裝件受到水平?jīng)_擊的情況很多，比如汽車(chē)剎車(chē)、列車(chē)編組等等。無(wú)論是跌落還是沖擊，對(duì)于運(yùn)輸包裝件內(nèi)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，每一次都可以反映成一個(gè)加速度時(shí)間歷程。從破損理論來(lái)看，峰值加速度和沖擊速度變化是導(dǎo)致產(chǎn)品破損的決定因素。沖擊時(shí)，地面的軟硬和面積的大小都會(huì)對(duì)沖擊的強(qiáng)度造成影響，這些影響也都可以從這兩個(gè)決定因素中體現(xiàn)出來(lái)。垂直沖擊試驗(yàn)機(jī)主要由導(dǎo)軌、沖擊臺(tái)、程序發(fā)生器、沖擊質(zhì)量塊等組成。試驗(yàn)時(shí)，運(yùn)輸包裝件要緊密的固定在沖擊臺(tái)上，隨著沖擊臺(tái)一起沖擊到質(zhì)量塊上，并通過(guò)程序發(fā)生器產(chǎn)生預(yù)定的沖擊波形。常用的垂直沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是ASTM D5487。可控水平?jīng)_擊試驗(yàn)必須使用可控水平?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)來(lái)完成。可控水平?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)由臺(tái)車(chē)、軌道、沖擊質(zhì)量塊以及程序控制器組成。包裝件放置在臺(tái)車(chē)上，以一定的速度沖擊質(zhì)量塊，通過(guò)程序控制器產(chǎn)生所需要沖擊脈沖。可控水平?jīng)_擊試驗(yàn)的控制參量很多，可以分別控制沖擊末速度、沖擊加速度、沖擊時(shí)間、沖擊速度變化以及前面討論過(guò)的沖擊波形。從使用的標(biāo)準(zhǔn)上看，有ASTMD4003、GB4857.15、ISTA等可供選擇。危險(xiǎn)物沖擊不是一種單獨(dú)的試驗(yàn)方法。在上面講到的各種沖擊試驗(yàn)中都可以應(yīng)用危險(xiǎn)物沖擊。所謂危險(xiǎn)物沖擊就是在包裝件與沖擊面之間放置特定的剛性物體，使包裝件在沖擊時(shí)首先與這一物體接觸，從而使包裝件受到更嚴(yán)酷的破壞。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有危險(xiǎn)物跌落的明確要求，但在ISTA標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了有關(guān)危險(xiǎn)物跌落的規(guī)定。所謂危險(xiǎn)物跌落是在試驗(yàn)設(shè)備的沖擊臺(tái)面上放置各種標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)物，并使包裝件跌落到危險(xiǎn)物上。是模擬裝卸時(shí)地面不平或有異物的情況下包裝對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)能力。對(duì)運(yùn)輸包裝件的試驗(yàn)只能考察包裝是否可以保護(hù)產(chǎn)品，并不能證明包裝是否合理?；谶@個(gè)目的，我們必須了解產(chǎn)品本身到底能經(jīng)受多大的沖擊。也就是我們常說(shuō)的沖擊脆值。沖擊脆值高，產(chǎn)品的耐沖擊能力就強(qiáng)，我們可以適度地降低包裝的強(qiáng)度；沖擊脆值低，產(chǎn)品的耐沖擊能力弱，就需要提高包裝的強(qiáng)度。在產(chǎn)品沖擊脆值的試驗(yàn)中包括兩種不同的實(shí)驗(yàn)方法。一種是通過(guò)包裝件的跌落實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試產(chǎn)品脆值，另一種是通過(guò)垂直沖擊試驗(yàn)機(jī)來(lái)測(cè)試。目前，國(guó)內(nèi)外都普遍采用產(chǎn)品的垂直沖擊試驗(yàn)來(lái)測(cè)試產(chǎn)品的脆值。可以使用的標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T15009-94，GB/T817187，ASTMD3332-99等。堆碼試驗(yàn)方法堆碼試驗(yàn)是檢測(cè)時(shí)間對(duì)包裝材料的影響程度。從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，隨著包裝件裝載量的增加，對(duì)該包裝件所施壓力的保持時(shí)間會(huì)減少。堆碼多發(fā)生在倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中，需要針對(duì)碼放在最下層的包裝件進(jìn)行考察。堆碼強(qiáng)度取決于產(chǎn)品外包裝、產(chǎn)品自身，堆碼方式以及堆碼環(huán)境，要綜合所有因素，就需要再現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程的試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)方法可以評(píng)定運(yùn)輸包裝件在堆碼時(shí)的耐壓強(qiáng)度及對(duì)內(nèi)裝物的保護(hù)能力，借此可研究包裝件受壓影響，如外包裝變形、包裝材料產(chǎn)生蠕變、內(nèi)裝產(chǎn)品出現(xiàn)破裂、壓壞情況等等。我們通常采用靜載荷堆碼試驗(yàn)方法和壓力試驗(yàn)機(jī)的堆碼試驗(yàn)方法，根據(jù)不同需要，選擇其一。靜載荷堆碼試驗(yàn)使載荷保持預(yù)定的持續(xù)時(shí)間或直至包裝件壓壞。該方法形式方便，周期長(zhǎng)，可配合一定的溫、濕度環(huán)境，再現(xiàn)包裝件所處的真實(shí)環(huán)境。壓力堆碼試驗(yàn)借助能使壓板均勻移動(dòng)，施加預(yù)定壓力的壓力試驗(yàn)機(jī)。負(fù)荷逐級(jí)增加，如果未達(dá)到預(yù)定值，受壓包裝件已變形、壓壞，則終止試驗(yàn)。也可以按預(yù)定值作一次性下壓或直至破壞為止。負(fù)荷達(dá)到預(yù)定值時(shí)，持續(xù)到預(yù)定時(shí)間，觀察其變化。這種方法的試驗(yàn)精度高。試驗(yàn)周期短，它是模擬堆碼對(duì)包裝件的影響?？煞謩e參照GB4857.3_1992, GB4857.16-1992?？紤]到實(shí)際情況，堆碼往往不是單一同類(lèi)貨物的堆碼，混裝貨物占有相當(dāng)大的比例。在得到混裝貨物平均密度的前提下，我們還要考慮到選擇倉(cāng)儲(chǔ)堆碼高度和堆碼運(yùn)輸?shù)牧幼兿禂?shù)，即可得出相應(yīng)的堆碼強(qiáng)度，例如，ISTA 3C 2001是針對(duì)動(dòng)態(tài)壓力試驗(yàn)，把包裝件從體積和質(zhì)量上分類(lèi)，分成0.06m3或0.06m3或14kg的包裝件?？傊覀冞€是應(yīng)根據(jù)實(shí)際物流環(huán)境的要求選擇最適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方案，使包裝產(chǎn)品獲得最合理的包裝。振動(dòng)試驗(yàn)方法包裝件在運(yùn)輸過(guò)程中，不管使用何種運(yùn)輸工具，由于路面和運(yùn)輸工具的原因，包裝件都會(huì)振動(dòng)。實(shí)際過(guò)程中，包裝件的振動(dòng)是非常復(fù)雜的，因?yàn)橐话惆b件是在堆碼情況下運(yùn)輸?shù)?，所以要考慮堆碼振動(dòng)；另外，包裝件在運(yùn)輸過(guò)程中如果沒(méi)有固定，則除了振動(dòng)以外，可能還會(huì)發(fā)生連續(xù)沖擊現(xiàn)象。振動(dòng)會(huì)使產(chǎn)品內(nèi)部因反復(fù)施加作用力而使螺釘松動(dòng)、部件變形、產(chǎn)生裂紋，因?yàn)榘b或產(chǎn)品相互移動(dòng)造成表面擦傷或漆膜脫落，特別是當(dāng)發(fā)生共振現(xiàn)象時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的破壞作用更大；振動(dòng)還會(huì)對(duì)包裝材料產(chǎn)生影響，改變包裝件的抗壓、抗沖擊和緩沖性能。振動(dòng)試驗(yàn)就是要考察包裝件的抗振動(dòng)能力。振動(dòng)試驗(yàn)可以作為單獨(dú)試驗(yàn)，考察包裝件的抗振動(dòng)能力；也可以作為整個(gè)試驗(yàn)的一部分，因?yàn)榻?jīng)過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)以后，包裝和產(chǎn)品的物理機(jī)械性能都會(huì)有所下降，考察包裝件振動(dòng)后，是否能抵抗沖擊、跌落等其他因素造成的損害。振動(dòng)試驗(yàn)波型包括正弦波、三角波、方波，有垂直、水平、橢圓、斜線(xiàn)等幾種不同的振動(dòng)方向，振動(dòng)形式有定頻試驗(yàn)、掃頻試驗(yàn)、隨機(jī)試驗(yàn)三種形式。定頻振動(dòng)是讓包裝件在某一個(gè)固定的頻率下振動(dòng)，試驗(yàn)強(qiáng)度值有振動(dòng)頻率、振動(dòng)加速度或位移、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間。振動(dòng)頻率一般選取運(yùn)輸過(guò)程中主要的振動(dòng)頻率或包裝件的共振頻率，考察包裝件在特定頻率下的抗振性能。車(chē)輛振動(dòng)試驗(yàn)是一種特殊的定頻振動(dòng)試驗(yàn)，美國(guó)對(duì)這種試驗(yàn)使用較多，試驗(yàn)方法是將包裝件按正常運(yùn)輸狀態(tài)放置在振動(dòng)臺(tái)上，保證振動(dòng)峰值不變，調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率使包裝件跳起并達(dá)到規(guī)定高度要求，在該振動(dòng)頻率下振動(dòng)，使包裝件跳起的次數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求后停止試驗(yàn)。這種試驗(yàn)方法考察的是連續(xù)沖擊對(duì)包裝件的影響。掃頻振動(dòng)試驗(yàn)是一種變頻振動(dòng)，振動(dòng)頻率在一定的頻率范圍內(nèi)，以固定的掃頻速率，不斷地改變。包裝件作掃頻試驗(yàn)有兩種方法，一種方法是為了尋找共振點(diǎn)，掃頻后一般要在共振頻率上諧振，我國(guó)普遍采用這種試驗(yàn)方法；另一種試驗(yàn)方法是在試驗(yàn)時(shí)用較高的振動(dòng)加速度，在一定頻率范圍內(nèi)來(lái)回振動(dòng)多次，其目的是考察包裝件在一定頻率范圍內(nèi)的抗振性能。實(shí)際過(guò)程中，運(yùn)輸工具的振動(dòng)情況是由運(yùn)輸方式、路面情況、運(yùn)行速度、和運(yùn)輸工具自身特性決定的，振動(dòng)源是不規(guī)則、隨機(jī)的，無(wú)法用公式來(lái)準(zhǔn)確描述具體的振動(dòng)過(guò)程；運(yùn)輸工具對(duì)振動(dòng)的傳遞性能也干差萬(wàn)別，和運(yùn)輸工具的結(jié)構(gòu)及緩沖方式、載荷的重量及重心位置、輪胎情況、包裝件在運(yùn)輸工具上的位置都有很大關(guān)系。顯然定頻試驗(yàn)、掃頻試驗(yàn)都和實(shí)際情況有較大出入，為了更好地模擬實(shí)際振動(dòng)，需要采用隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。隨機(jī)振動(dòng)是在振動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)周期沒(méi)有規(guī)律，并且過(guò)程永不精確重復(fù)。為了描述隨機(jī)振動(dòng)特性，必須采用統(tǒng)計(jì)力學(xué)和信息理論的方法。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中，通常用功率譜密度來(lái)描述隨機(jī)振動(dòng)特性，縮寫(xiě)為PSD，它反映的是振動(dòng)過(guò)程在不同頻段的能量分布。公路、鐵路、空運(yùn)、海運(yùn)各種運(yùn)輸方式的隨機(jī)振動(dòng)功率譜密度曲線(xiàn)各不相同，即使在一種運(yùn)輸方式下，功率譜密度曲線(xiàn)也不一樣