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抗穿透性检测

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发布时间：2025-05-30 19:22:06 更新时间：2025-05-29 19:22:06

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

抗穿透性检测：保障材料与结构安全的关键屏障

在众多工业领域和产品安全标准中，抗穿透性检测扮演着至关重要的角色。它是一项评估材料、结构或产品在遭受尖锐物体、高速冲击物（如子弹、碎片）或其他特定形式的穿透力作用时，抵抗被穿透或贯穿能力的核心测试。这项检测直接关系到人员安全防护（如防弹衣、防刺服、安全鞋、防护手套）、建筑安全（如防弹玻璃、安全门窗）、包装可靠性（如危险品包装、药品包装）以及产品质量控制。通过专业严格的抗穿透性检测，能够量化产品的防护等级，验证其是否符合设计预期和强制性安全规范，为使用者提供可靠的安全保障，并为制造商优化产品设计提供科学依据，是防止潜在穿透伤害风险的最后一道技术防线。

检测项目

抗穿透性检测涵盖了一系列具体的测试项目，主要取决于被测对象的类型和应用场景：

静态穿刺测试： 使用特定形状（如锥形、针形、刀片）的压头，在恒定速度下垂直压入材料表面，测量其穿透材料所需的最大力或能量。
动态冲击（落锤/落镖）测试： 将规定质量和形状的冲击头（镖头）从设定高度自由落体冲击试样，观察是否被穿透或测量穿透时的冲击能量。
弹道防护测试： 使用标准测试弹或碎片模拟弹，在规定距离射击防护材料或结构（如防弹衣、防弹玻璃），评估其阻止弹丸/碎片穿透的能力（V50值、防护等级）。
尖锐物（刀具、利器）穿透测试： 针对防刺材料（服装、盾牌）或包装材料，使用标准化刀具或利器，以规定的能量或速度进行穿刺，评价其防刺性能。
耐钉子穿透测试： 常用于评估鞋底、轮胎胎面或其他橡胶/聚合物产品的抗尖锐物（如钉子）刺穿能力。

检测仪器

执行这些测试需要高度专业化的仪器设备：

万能材料试验机： 配备专用穿刺夹具和测力传感器，用于静态穿刺测试，精准控制速度和测量穿刺力/能量。
落镖冲击试验机： 用于薄膜、薄片材料的抗冲击穿刺测试（如GB/T 9639, ASTM D1709），可测试穿透能。
落锤冲击试验机： 用于较厚板材、复合结构或安全玻璃的抗冲击穿刺性能测试，冲击能量范围更大。
弹道测试系统： 包括测速雷达（光幕）、专用发射装置（测试枪）、坚固的测试架、高速摄像机以及背衬材料（如弹道明胶或油泥），用于评估防弹材料的弹道极限（V50）和防护等级。
防刺测试机： 通常采用气动或机械驱动，模拟刀具等利器以特定动能对防护材料进行穿刺。
安全鞋耐刺穿试验机： 专门设计用于测试鞋底钢包头或整体鞋底的抗尖锐金属钉刺穿能力。

检测方法

标准化的检测方法是保证结果可比性和可靠性的基础：

试样准备： 严格按照标准要求裁剪、预处理（如温湿度调节）和固定试样。
参数设定： 精确设定关键参数（冲击能量、落锤/落镖质量与高度、冲击头/刺刀规格、弹丸类型与速度、穿刺速度等）。
测试执行：
- 静态穿刺：压头以恒定速度（如mm/min）压向试样直至穿透，记录力-位移曲线，计算穿透力/能量。
- 动态冲击：释放落锤/落镖冲击试样，观察试样是否被完全穿透（可视或依靠背衬物变形/受损判断）。
- 弹道测试：发射规定弹丸，精确测量着靶速度，通过是否穿透以及背衬物（油泥、明胶）的变形深度（BFS）来判定防护等级。
- 防刺测试：利器以规定动能刺向试样，观察是否穿透及穿透深度。
结果判定： 根据穿透与否、穿透力大小、穿透能量值、防护等级（如NIJ标准）或背衬物变形量等指标，对照标准要求进行合格与否的判定或性能分级。
数据记录与报告： 详细记录测试条件、过程现象、原始数据和最终结果，出具符合要求的检测报告。

检测标准

全球范围内存在众多关于抗穿透性的国家和国际标准，为测试提供了统一的规范：

防护装备领域：
- 防弹衣/头盔：NIJ 0101.06 (美国), GA 141-2010 (中国警用), VPAM (德国), STANAG 2920 (北约)。
- 防刺服/材料：NIJ 0115.00 (美国), GA 68-2019 (中国), EN ISO 13999 (欧洲), ASTM F2878。
- 安全鞋：ISO 20344/20345 (耐刺穿要求), EN ISO 20344/20345, GB 21148-2020 (中国)。
玻璃与建材领域：
- 安全玻璃：GB 15763.2 (中国防弹), EN 1063 (欧洲防弹), UL 752 (美国防弹), ASTM F1233 (防强行进入)。
包装材料领域：
- 薄膜、片材：ASTM D1709 (落镖法), GB/T 9639 (中国落镖法), ISO 7765。
- 危险品包装：UN 测试标准 中规定的跌落、穿刺测试。
通用材料测试：
- ISO 6603-2 (塑料-硬质塑料穿刺冲击性能测定 - 仪器冲击试验)。
- ASTM D3787 (橡胶材料抗静态穿刺测试)。