金屬材料的衝擊測試過程中，透過精密儀器捕捉詳細的力與變形數據。雖然 ISO 179-2 標準主要是針對塑膠的儀器化簡支樑衝擊測試，但其原理和測量特性對於理解金屬的儀器化衝擊測試同樣具有參考價值。

儀器化衝擊測試的重要性

透過這些詳細的力-時間或力-位移曲線以及衍生出的參數，金屬儀器化衝擊測試能提供：

• 更深入的斷裂行為分析：不僅知道材料是否斷裂，還能了解斷裂過程中的細節，如裂紋萌生和擴展的階段。

• 斷裂機理研究：有助於分析金屬材料是表現為韌性斷裂、脆性斷裂還是混合模式斷裂。

• 材料優化：為新材料開發、材料改進和品質控制提供更精確的數據支持。

儘管 ISO 179-2 主要針對塑膠，但在金屬領域，也存在類似的儀器化衝擊測試標準（如 ASTM E23 等），它們同樣會測量這些關鍵參數，以全面評估金屬材料的動態力學性能和抗衝擊能力。

非儀器化衝擊試驗機與儀器化衝擊試驗機之間的主要區別，在於它們如何測量衝擊過程中的數據以及因此能提供的資訊深度。  

非儀器化衝擊試驗機

• 原理： 這種傳統的衝擊試驗機，通常是擺錘式的。它透過比較擺錘在撞擊試樣前後的高度差，來計算試樣在斷裂過程中吸收的能量。基於能量守恆定律，擺錘損失的位能轉換為試樣吸收的能量。

• 測量結果： 主要提供吸收能量（或稱衝擊功、衝擊強度）這一單一數值。這個數值直接與材料的脆性相關，因為脆性材料吸收的能量通常遠低於韌性材料。

• 優點：

  • 設備相對簡單，成本較低。

  • 操作直接，易於執行。

  • 適用於快速的品質控制和材料篩選。

儀器化衝擊試驗機

• 原理： 儀器化衝擊試驗機的機械結構與非儀器化試驗機相似，但其擺錘或衝擊頭上配備了力感應器（或其他數據採集裝置，如位移感應器），並連接到高速數據採集系統。這些感應器能夠連續記錄衝擊過程中力、位移隨時間的變化。

• 測量結果： 除了吸收能量外，儀器化測試能提供豐富的高速應力/應變數據和斷裂機械特性數據，例如：

  • 最大力 (Maximum Force)：試樣能承受的最高載荷。

  • 偏轉最大力 (Deflection at Maximum Force)：達到最大力時的變形量。

  • 能量達到最大的力 (Energy to Maximum Force)：材料開始屈服或達到最大強度前吸收的能量。

  • 斷裂時的變形 (Deflection at Break)：試樣完全斷裂時的總變形量。

  • 斷裂時的能量 (Energy at Break)：試樣完全斷裂所吸收的總能量。 這些數據使我們能夠繪製力-時間曲線或力-位移曲線，從中分析材料的動態響應。

• 優點：

  • 能夠區分延展性和脆性失效：透過曲線分析，可以清楚看到材料是突然斷裂（脆性）還是經過明顯塑性變形後才斷裂（延展性）。

  • 提供斷裂機理的深入洞察：能夠測定材料的失效模式，而不僅僅是最終的失效能量。例如，可以識別裂紋萌生和擴展的階段。

  • 數據更精確、詳細，有助於材料研發、性能優化和嚴格的品質控制。

非儀器化衝擊試驗提供一個快速、粗略的能量吸收值，而儀器化衝擊試驗則提供了衝擊過程中詳細的力學響應數據，能更深入地分析材料的失效行為和機理。