杯突试验仪工作原理与操作规程详解（附结果判定标准）

杯突试验(Erichsen Cupping Test，又称埃里克森杯突试验)是评价色漆、清漆及涂层体系在金属底材受拉伸变形时，其抗开裂或抗与底材分离性能的重要检测手段，广泛用于汽车涂料、卷材涂料、家电烤漆等需经受后续冲压成型的涂层质量检测。本文依据 GB/T 9753-2007《色漆和清漆 杯突试验》(等同采用 ISO 1520:2006)，系统介绍杯突试验仪的工作原理、技术参数、标准操作规程及结果判定方法。

一、适用标准与仪器主要参数

执行标准：GB/T 9753-2007、ISO 1520:2006、ASTM D2794(参考)。

冲头规格：半球形钢制冲头，球头直径 20mm ± 0.05mm，表面抛光。

压陷深度量程：通常 0～10mm 或 0～18mm，分辨率 0.01mm。

压陷速度：恒速 (0.2 ± 0.1)mm/s(即 5～15 mm/min)。

试板要求：磨光钢板符合 GB/T 9271，厚度 0.30～1.25mm，边长 ≥70mm，平整无翘曲，按标准制板并状态调节(23±2℃，RH 50±5%，≥16h)。

二、工作原理

杯突试验仪的核心工作机理是模拟金属板材局部胀形过程：

将涂覆完毕并已充分干燥的试板，涂层一面朝向凹模开口、金属面背对冲头，夹紧于仪器的固定环(压边圈)与冲模之间。

仪器驱动直径 20mm 的半球形冲头，以恒定低速从试板背面(金属面)向前(涂层侧)顶压，使试板中心区域逐渐被顶出一个圆顶形凹陷(杯突变形)。

涂层随底材同步发生双向拉伸变形，当变形量超过涂层延伸极值时，漆膜出现开裂(微裂纹)或从金属底材剥离。

记录涂层刚出现破坏时的冲头压入深度(单位 mm)，即为该涂层的杯突值(Erichsen 数/I.E.值);或按指定深度压陷后检查涂层是否完好，评定"通过/不通过"。

⚠️ 注意：杯突试验考察的是涂层随底材拉伸变形的附着性与延展性，与落锤冲击试验(瞬间撞击)物理意义不同，不可相互替代。

三、试验前准备

环境控制：试验应在温度 (23±2)℃、相对湿度 (50±5)% 环境下进行，试板需提前在此环境中状态调节至少 16h。

试板检查：确认试板无划痕、无油污、边缘无毛刺，涂层厚度均匀并已记录;双面涂层板需特别注意调零方式。

仪器检查：

确认冲头球面无磨损、无锈蚀，凹模与固定环夹持面清洁平整。

通电开机，数显仪表回零正常;若为自动机型确认夹紧力设定到位(通常 10kN 或按说明书)。

准备 10 倍放大镜或仪器自带电子放大镜用于结果观察。

四、标准操作规程(分步详解)

● 手动数显机型操作步骤

1.降位与装板：将手轮顺时针旋到底使冲头降至低位→松开封紧螺母→将试板涂层朝上、金属面朝下插入夹缝→调整位置使冲头中心与试板交点距各边 ≥35mm→旋紧压紧装置固定试板。

2.自动/手动调零：

单面涂层板：逆时针慢转手轮使冲头上升，触碰到金属背面时数显自动回零(或按清零键)，绿灯/红灯指示零位。

双面涂层板：先用随机调零钢板放入夹紧，手轮上升使仪表显零后松开，换上双面涂层试板再手动清零。

3.压陷试验(二选一)：

测定是否通过规定深度：设定目标深度(如 6mm 或 7mm)，以 (0.2±0.1)mm/s 匀速逆时针转手轮(或按自动启动)，冲头升至设定深度自动停/手动停，不得中途反转。

测定最小破坏深度(杯突值)：匀速升压陷深度，目不转睛观察涂层表面，一旦见第一条裂纹或漆膜起翘脱离底材，立即停转手轮，读取当前深度值。

4.取出观察：松开压紧装置取出试板，在散射日光或标准光源下检查压陷区涂层状况。

● 全自动机型补充说明

放入试板→触摸屏选择"自动模式(定深)/手动模式(测杯突值)"→设定深度或观察实时深度→按 START 自动夹紧、恒速顶压→达到深度自动停或目测破坏后按 STOP→记录结果→按 RETURN 退回原位。

五、结果判定与表示方法

1. 按"规定深度"试验(通过/不通过法)

冲头压至产品标准或客户指定的深度(常见 5mm、6mm、7mm 等)，取出试板。

用校正视力(或经说明后使用 10 倍放大镜)观察压陷圆顶区涂层：

无开裂、无剥落、无露底​ → 评定为通过(Pass)。

出现任何肉眼可见裂纹、网状细裂导致底材显露、或漆膜成片剥离 → 评定为不通过(Fail)。

平行试验至少 2 块，结果应一致;若不一致需增做至结果统一。

2. 按"测定最小破坏深度"试验(杯突值法)

逐渐加大压陷深度，记录涂层初次出现开裂或从底材脱离时的冲头位移量，精确至 0.1mm。

用新试板重复试验，取两次结果一致(或差值 ≤0.1mm)的数值作为该涂层的杯突值(Erichsen Number，单位 mm)。

杯突值越大，说明涂层随底材变形而不破坏的能力越强。

3. 特殊情况处理

若底材在涂层破坏前先出现穿透性裂纹→本次试验无效，应更换底材重做，结果可报"优于引起底材开裂的深度"。

若使用放大镜观察，须在报告中注明，不可与裸眼观察结果混用比对。

六、影响因素与注意事项

●冲头与模具磨损：冲头球面磨损会使杯突值偏低，模具内孔变大则夹紧力不足导致材料流动异常，须定期校验更换。

●夹紧力：夹紧力不足会引起试板滑移使压陷区扩大、杯突值偏大;过大会限制材料流动使值偏小，严格按仪器标定夹紧力操作。

●压陷速度：速度过快会因惯性导致过冲使读数偏高，临近破坏时应放慢手轮转速(自动机设低速段)。

●底材厚度与材质：须符合 GB/T 9271 要求，厚度超范围会影响变形行为。

●禁止中途反转：压陷过程中严禁顺时针反转手轮，否则数显位移计量失准。

七、日常维护与校准

●每次试验结束用无尘布擦拭冲头、凹模及固定环，防止漆渣堆积影响零位。

●每月检查冲头球面是否有划痕或锈蚀，必要时更换;用标准量块或百分表核查深度示值误差(允差 ±0.05mm)。

●长期停用罩防尘罩，避免导轨进灰;电子仪表定期通电防潮。