一、跌落試驗

跌落試驗作為沖擊測試中的一部分，旨在模擬紙箱在生產、運輸和搬運過程中可能經歷的跌落情況，測試時將包裝件按規定高度跌落于堅硬、平整的水平面上，評定包裝件承受垂直沖擊的能力和包裝對內裝物保護能力的試驗。跌落是導致運輸包裝件發生破損最直接、最直觀的一種運輸危害。跌落試驗的參考標準，根據國標GB/T 4857.17-2017 規定，對于質量不大于70kg包裝件，執行標準GB/T 4857.5《包裝 運輸包裝件 跌落試驗方法》；對于質量大于70kg包裝件，執行標準GB/T 5398《大型運輸包裝件試驗方法》。

圖1 跌落圖片

一般所說的瓦楞紙箱（簡稱紙箱）就是指運輸包裝用單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱，內裝物的最大質量55kg，執行標準是GB/T 6543-2008。它屬于質量不大于70kg小型運輸包裝件，人工搬運比較多，跌落方式采用自由跌落試驗。對于質量大于70kg瓦楞紙箱，機械搬運比較多，跌落方式采用旋轉跌落試驗。

跌落試驗按放置方式，分為三種：角跌落、棱跌落和面跌落。自由跌落試驗最常用，本文詳細介紹一下自由跌落的測試方法。

二、參考方法標準

GB/T 4857.5、ISO 2248、JIS Z0202-87

三、檢測原理

提起試驗樣品至預定高度，然后使其按預定狀態自由落下，與沖擊臺面相撞，示意圖如圖2所示。

 圖2 自由跌落示意圖

四、檢測設備

檢測設備包括沖擊臺、提升裝置、支撐裝置和釋放裝置四個部分組成。跌落試驗機（以PN-DT15機型為例）外形結構如圖3所示。

圖3 PN-DT15 跌落試驗機

1. 沖擊臺

沖擊臺面為水平平面，試驗時不移動，不變形，并滿足下列要求：

a.為整塊物體，質量至少為試驗樣品質量的50倍；

b.要有足夠大的面積，以保證試驗樣品完全落在沖擊臺面上；

c.在沖擊臺面上任意兩點的水平高度差不得超過2mm；

d.沖擊臺面上任何 100mm²的面積上承受10 kg的靜負荷時，其變形量不得超過 0.1mm。

2. 提升裝置

在提升或下降過程中，不應損壞試驗樣品。

3. 支撐裝置

支撐試驗樣品的裝置在釋放前應能使試驗樣品處于所要求的預定狀態。

4. 釋放裝置

在釋放試驗樣品的跌落過程中，應使試驗樣品不碰到裝置的任何部件，保證其自由跌落。

五、測試過程

（一）試驗樣品的準備

按GB/T 4857.17《包裝運輸包裝件編制性能試驗大綱的一般原理）》的要求準備試驗樣品。一般用正常運輸包裝件作為試驗樣品。考慮到包裝件內裝物的特性和價值時，可以采用模擬內裝物。模擬內裝物尺寸及物理性質，均應接近預定內裝物的尺寸及物理性質，并按發貨運輸前的正常程序對包裝件進行封裝。

（二）試驗樣品各部位的編號

 按照國標GB/T 4857.1《包裝 運輸包裝件 試驗時各部位的標示方法》的規定，對試驗樣品的各部位進行編號，如圖4所示。 

 圖4 樣品各部位標識示意圖

a. 面：上表面表示為1，右側面為2，底面為3，左側面為4，近端面為5，遠端面為6。

b. 棱：棱是由組成該棱的兩個面的號碼表示（如紙箱上表面1和右側面2相交形成的棱用1-2表示）。

c. 角：角是由組成該角的三個面的號碼表示（如2-3-5是指紙箱的右側面2、底面3和近端面5相交組成的角）。

（三）試驗樣品的預處理

按GB/T 4857.2《包裝 運輸包裝件 基本試驗 第2部分：溫濕度調節處理）》的規定，選定一種條件對試驗樣品進行溫濕度預處理。

（四） 試驗時的溫濕度條件

試驗應在與預處理相同的溫濕度條件下進行。如果達不到預處理條件，則應在盡可能接近預處理溫濕度條件下進行試驗。

（五） 試驗強度值的選擇

按GB/T 4857.17《包裝 運輸包裝件 編制性能試驗大綱的一般原理》的規定選擇試驗強度值。GB/T 4857.18-1992被GB/T 4857.17-2017代替。依據包裝件運輸環境條件，試驗強度分為下面3個等級：等級1，非常長距離運輸（大于2500km）或預期運輸路況較差；等級2，長距離運輸，公路、鐵路設施較為完備，氣候溫和；等級3，短距離國內運輸（小于200km），預期沒有特殊的危害。包裝件跌落執行標準是GB/T 4857.5，試驗方案見表1。

表1 跌落高度

也就是說，質量不大于30kg的瓦楞紙箱數量至少需要11個：底面3、右側面2、近端面5、底上的4條棱（3-2、3-4、3-5、3-6）與底面上的4個角（3-2-5、3-2-6、3-4-5、3-4-6）。質量大于30kg不大于70kg的瓦楞紙箱數量至少需要9個：底面3、底面上的每條棱（3-2、3-4、3-5、3-6）和底面上的4個角（3-2-5、3-2-6、3-4-5、3-4-6）。

（六）試驗步驟

(1) 提起試驗樣品至所需的跌落高度位置，并按預定狀態將其支撐住。提起高度與預定高度之差不超過預定高度的±2% 。跌落高度是指準備釋放時試驗樣品的最低點與沖擊臺面之間的距離。

(2) 按下列預定狀態，釋放試驗樣品：

a.面跌落時，使試驗樣品的跌落面與水平面之間的夾角最大不超過2°；

b.棱跌落時，使跌落的棱與水平面之間的夾角最大不超過2°，試驗樣品上規定面與沖擊臺面夾角的誤差不大于士5°或夾角的10%（以較大的數值為準），使試驗樣品的重力線通過被跌落的棱；

c.角跌落時，試驗樣品上規定面與沖擊臺面夾角的誤差不大于士5°或夾角的10%（以較大的數值為準），使試驗樣品的重力線通過被跌落的角。

d.無論何種狀態和形狀的試驗樣品，都應使試驗樣品的重力線通過被跌落的面、線、點。

 (3) 實際沖擊速度與自由跌落時的沖擊速度之差不超過自由跌落時的士1%。

 角跌落                棱跌落                面跌落

圖5 面跌落 棱跌落和角度示意圖

六、結果分析

試驗后按有關標準或規定檢查包裝及內裝物的損壞情況。并分析試驗結果試驗后檢查包裝及內裝物的損壞情況。

七、可能的錯誤操作及誤差來源

（一） 可能的錯誤操作

（1）測試完沒把跌落臂落下

每次測試完畢，須把跌落臂落下，以免長時間復位的跌落臂把彈簧拉變形，影響測試效果，每次跌落前請先復位置電機停止轉動后方可按跌落鍵。

（2）機油加錯

新機到廠安裝完成后，須在滑動圓桿處加適當低濃度機油，嚴禁加入防銹油或高濃度機油及積壓中帶有腐蝕性油類。

（二） 主要誤差來源

主要是儀器的精度，支撐裝置和釋放裝置的中心是否對齊，無論何種狀態和形狀的試驗樣品，都應使試驗樣品的重力線通過被跌落的面、線和點。另外，試樣的放置也有影響。棱跌落時，試樣上面的棱卡在釋放裝置的卡槽內，試樣下面的棱卡在支撐裝置的卡槽內；角跌落時，試樣上面的角卡在釋放裝置的卡槽內，試樣下面的角卡在支撐裝置的卡槽內。

本文2024年10月，發表于《紙箱世界》雜志