Zkouška rázem v ohybu metodou Charpy
Při zkoušce rázem v ohybu metodou Charpy se zkušební tyč přeráží pomocí kyvadlového rázového kladiva. Při zkoušce se zkušební tyč vystředí mezi opěrami a poté se do ní udeří břitem kyvadlového kladiva.
Charpyho rázová zkouška je destruktivní zkušební metoda, která se používá k charakterizaci materiálu při vysokých rychlostech deformace. Provádí se na plastech i kovových materiálech.
Zkoušky rázem v ohybu poskytují charakteristické hodnoty rázové odolnosti materiálu při vysokých rychlostech deformace ve formě absorbované energie, v některých případech vztažené na průřez. Zkoušky se obvykle provádějí při teplotě okolí nebo při snížených teplotách.
Vzorky Normy Zkušební postup Charakteristické hodnoty Vliv teploty Produkty Automatizace Rozdíly Izod Často kladené dotazy
Zkušební tělesa pro zkoušky metodou Charpy
Pro rázovou zkoušku metodou Charpy se z testovaného materiálu vyrábí zkušební tyč. Rozměry zkušebních tyčí jsou uvedeny v příslušných normách. Zkušební tyče mohou být bez vrubu nebo s vrubem ve tvaru písmene V případně U (zkouška rázem v ohybu metodou Charpy na tělesech s V-vrubem nebo U-vrubem).
Zkušební postup
Rázová zkouška metodou podle Charpyho se provádí v konfiguraci pro tříbodový ohyb. Zkušební tyč se umístí na podpěry umístěné v dolní poloze kyvadlového kladiva a opře se o dvě boční opěry. U zkušebních těles s vrubem se tyč umístí tak, aby vrub směřoval od dopadajícího kyvadlového kladiva. Rovina souměrnosti vrubu musí ležet ve středu mezi opěrami.
Kyvadlové kladivo udeří břitem na zkušební vzorek definovanou energií a tímto jediným rázem ji zlomí. Jakmile dojde k lomu vzorku, kyvadlové kladivo mu předá část své kinetické energie, a proto se nevrátí do své výchozí výšky pádu. Změřený rozdíl výšek odpovídá hodnotě absorbované energie. Absorbovaná energie W (spotřebovaná práce) se udává v joulech. Při instrumentovaných rázových zkouškách se energie absorbovaná při rázu vyhodnocuje ze záznamu síly v závislosti na čase nebo síly v závislosti na dráze.
Podpěry
Podpěry tvoří ve zkušebním přístroji vodorovnou rovinu, na kterou se umisťuje zkušební tyč Charpy.
Opěry
Opěry tvoří ve zkušebním přístroji svislou rovinu, o kterou se během zkoušky zkušební tyč Charpy opírá.
Úderník kyvadla
Úderník kyvadla neboli břit je součást kyvadlového kladiva, která je při rázu v přímém kontaktu se zkušební tyčí.
Nárazová hrana břitu
Nárazová hrana břitu je umístěna ve středu kyvadla a dopadá na stranu Charpyho zkušební tyče přesně naproti vrubu nebo do středu tyče (u tělesa bez vrubu).
Charakteristické hodnoty zkoušky metodou Charpy
Absorbovaná energie
Absorbovaná energie je definována jako energie potřebná k přeražení zkušebního vzorku. Absorbovaná energie se určí z rozdílu počáteční potenciální energie kyvadlového kladiva a potenciální energie dosažené po přeražení vzorku.
Rázová houževnatost
Rázová houževnatost (označovaná také jako vrubová rázová houževnatost) se určuje pomocí Charpyho zkoušky a poskytuje informace o tom, jak je materiál odolný vůči rázovému zatížení, nebo jaký ráz materiál snese bez porušení. Vrubová rázová houževnatost se udává v J/cm²
Grafický záznam síly a dráhy / síly a času
Stanovení závislosti síly na čase je možné pouze při použití instrumentovaného kyvadlového kladiva. Při instrumentované zkoušce se během rázu měří síla, k čemuž se v závislosti na aplikaci používají buď piezoelektrické snímače nebo tenzometry.
Instrumentovanou zkoušku metodou Charpy lze použít kromě výsledků měřených při neinstrumentované zkoušce i ke stanovení dalších charakteristik:
- Maximální dosažená síla
- Průhyb při maximální síle
- Energie do maximální síly
- Průhyb při lomu
- Energie do lomu
Rázová zkouška metodou Charpy za různých teplot
Protože lomové chování materiálů závisí na teplotě, provádějí se zkoušky rázem metodou Charpy často v celém rozsahu provozních teplot zkoušeného materiálu. Výsledná závislost ukazuje, při jaké teplotě a do jaké míry se materiál stává křehkým (přechod mezi tvárným a křehkým mechanismem porušení).
Z ukázkového grafu vyplývá, že pokles houževnatosti nízkouhlíkové oceli při -40 °C činí 25 % ve vztahu k houževnatosti při 0 °C. Plasty vykazují podobné chování, ale obecně výraznějšího charakteru. Rázové zkoušky plastů se proto často provádějí při různých teplotách.
Aby bylo možné přesně stanovit průběh rázové houževnatosti v závislosti na teplotě, musí být temperované vzorky přeraženy do 5 sekund poté, co jsou vyjmuty z temperovaného prostředí.
Automatizovaná zkouška rázem v ohybu metodou Charpy
Zkoušku rázem v ohybu metodou Charpy lze také automatizovat. Výhodou automatizovaného řešení je eliminace vlivů obsluhy, jako jsou teplota nebo vlhkost rukou a uložení vzorků mimo střed nebo pod úhlem. Automatizace vede k vysoké reprodukovatelnosti výsledků zkoušek. Automatické zarovnání zkušebních těles na podpěrách a spuštění zkoušky prostřednictvím zkušebního systému rovněž přispívá ke spolehlivým a reprodukovatelným výsledkům.
Robotický zkušební systém roboTest I usnadňuje uživatelům provádění rázových zkoušek metodou Charpy na kovových materiálech. Systém lze použít k automatickému provádění zkoušek až 450 zkušebních tyčí s vrubem v teplotním rozsahu od -180 °C do +300 °C. Pevná a izolovaná teplotní komora zajišťuje rovnoměrnou a přesnou regulaci teploty vzorků.
Robotický zkušební systém roboTest H provádí automatizované rázové zkoušky metodou Charpy na plastech. Rázové zkoušky se provádějí při teplotě okolí nebo za snížených teplot.
Rozdíl mezi rázovými zkouškami metodou podle Charpyho a metodou Izod
Při zkoušce metodou Charpy se zkušební těleso umístí vodorovně na podpěry a udeří se do jeho středu. Při zkoušce metodou Izod se vzorek upne ve svislé poloze do čelistí přístroje a kyvadlové kladivo udeří do horní poloviny vzorku.
Na rozdíl od zkoušky Izod má rázová zkouška Charpy širší rozsah použití a je vhodnější pro zkoušení materiálů vykazujících interlaminární smykové porušení nebo povrchové efekty. Kromě toho je metoda Charpy výhodnější pro zkoušky za nízkých teplot. Vzhledem k tomu, že podpěry vzorku jsou vzdálené od vrubu, nedochází k rychlému přenosu tepla do kritických oblastí vzorku, což zjednodušuje proces chlazení v externím chladicím zařízení a následné vložení do zkušebního přístroje.
Často kladené dotazy
Zkouška rázem v ohybu metodou Charpy měří absorbovanou energii při nárazu na vzorek ze zkoušeného materiálu.
Zkouška rázem v ohybu metodou Charpy se obvykle používá ke stanovení absorbované energie na tělesech s vrubem a vyjadřuje odolnost materiálu vůči dynamickému rázovému zatížení.
Charpyho rázová zkouška, označovaná také jako zkouška rázem metodou Charpy, je způsob zkoušení materiálů pro stanovení rázové houževnatosti materiálů pomocí kyvadlového kladiva.
Charpyho zkouška poskytuje charakteristické hodnoty chování materiálů při vysokých rychlostech deformace ve formě absorbované energie a vrubové houževnatosti. Při zkoušce se měří absorbovaná energie, kterou lze vztáhnout na průřez zkušební tyče.
Vrubová houževnatost se vypočítá podle následujícího vzorce: Vrubová houževnatost = absorbovaná energie / (tloušťka zkušební tyče * šířka zkušební tyče)
Poznámka: u tělesa s vrubem se použije šířka tyče pod vrubem
Při zkoušce rázem kyvadlové kladivo udeří na zkušební tyč a přelomí ji nebo zdeformuje. Během tohoto procesu vzorek absorbuje část energie rázu. Tato absorbovaná energie K (vyjádřená jako KV nebo KU podle typu vrubu) se udává v joulech.