Charpy Kerfslagproef
Tijdens een Charpy impacttest wordt een materiaalsample gebroken met een Charpy kerfslaghamer. Voor de test wordt het sample gecentreerd in de kerfslaghamer en vervolgens geraakt en gebroken door de hamer.
De Charpy impacttest is een destructieve testmethode die gebruikt wordt voor het karakteriseren van materialen bij hoge reksnelheden. Hij wordt uitgevoerd op zowel kunststoffen als metalen.
Charpy impacttests leveren karakteristieke waarden voor de impactsterkte van een materiaal bij hoge reksnelheden uitgedrukt als energiewaarde betrokken op de sectie. De tests worden normaal uitgevoerd bij kamertemperatuur of lage temperaturen.
Samples Normen Testprocedure Karakteristieke waarden Temperatuurinvloed Producten Automatisering Verschillen ten opzichte van Izod FAQ
Samples voor Charpy tests
Voor de Charpy test wordt een sample genomen uit het te testen materiaal. De afmetingen van het sample zijn vastgelegd in de respectievelijke normen. De samples kunnen ongekerfd zijn, of voorzien worden van een v- of u-vormige kerf.
Testverloop van de Charpy kerfslagproef
De Charpy impacttest wordt uitgevoerd in een 3-punts buigopstelling. Het Charpy sample wordt gecentreerd op de steunen in de kerfslaghamer en rust tegen twee aambeelden. Bij gekerfde samples bevindt de kerf zich aan de tegenovergestelde kant van de hamer, exact tegenover het punt waar de hamer in contact komt met het sample.
De hamer raakt het sample met een bepaalde energie en breekt het in één slag. Terwijl het sample breekt, geeft de hamer een gedeelte van zijn kinetische energie af aan het sample, en kan deze dus niet terugkeren tot zijn originele hoogte. Het gemeten hoogteverschil is een maat voor de geabsorbeerde energie, de impactenergie W in joule. In geïnstrumenteerde Charpy tests wordt de impactenergie bepaald door het registreren van een kracht/tijdverloop of een kracht/verplaatsingsverloop.
Steunen
De steunen leveren een horizontaal vlak in de kerfslaghamer waarop het Charpy sample geplaatst wordt.
Aambeelden
De aambeelden leveren een verticaal vlak in de kerfslaghamer, waartegen het Charpy sample steunt tijdens de test.
Vin
De vin, of slagvin, is het gedeelte van de kerfslaghamer dat het Charpy sample raakt.
Centrum van de vin
Het centrum van de vin raakt het sample exact aan de tegenovergestelde kant van de kerf, of het midden van het sample als dit geen kerf heeft.
Charpy test karakteristieke waarden
Impactenergie
Impactenergie wordt gedefinieerd als de energie die nodig is om het Charpy sample te breken. De impactenergie wordt afgeleid uit het verschil in potentiële energie van de hamer en de valhoek van de hamer na breuk van het sample.
Impactsterkte
De impactsterkte (ook kerfslagwaarde genoemd) is het resultaat van de Charpy impacttest en levert informatie over de weerstand van een materiaal tegen impactbelasting, of hoe goed een materiaal bestand is tegen een impact vooraleer het breekt. De kerfslagwaarde wordt uitgedrukt in J/cm²
Kracht/tijdcurve / Kracht/verplaatsingscurve
Registratie van een kracht/tijdcurve is enkel mogelijk met een geïnstrumenteerde Charpy impacttest. Bij een geïnstrumenteerde test wordt de kracht gemeten tijdens de impact, met Piëzo krachtcellen of rekstrookjes afhankelijk van de toepassing.
Geïnstrumenteerde Charpy tests kunnen gebruikt worden om bijkomende parameters te bepalen ten opzichte van de niet-geïnstrumenteerde test:
- Maximale kracht
- Doorbuiging bij maximale kracht
- Energie tot maximale kracht
- Doorbuiging bij breuk
- Energie bij breuk
Charpy impacttest bij afwijkende temperaturen
Aangezien het breukgedrag afhangt van de temperatuur, worden Charpy tests vaak uitgevoerd bij alle gebruikstemperaturen. Dit toont bij welke temperatuur en in welke mate het materiaal bros wordt (taai-bros transitie).
De voorbeeldcurve toont dat de sterkte van zacht staal bij -40 °C 25% afneemt in vergelijking met 0 °C. Kunststoffen vertonen gelijkaardig gedrag, over het algemeen zelfs meer uitgesproken. Impacttests worden vaak uitgevoerd op kunststoffen bij verschillende temperaturen.
Om de impactsterkte ten opzichte van de temperatuur nauwkeurig te meten, moeten getempereerde samples geslagen worden binnen de 5 seconden nadat ze uit de geconditioneerde omgeving worden gehaald.
Geautomatiseerde Charpy impacttests
Charpy impacttests kunnen ook geautomatiseerd worden. Een geautomatiseerde oplossing elimineert invloeden van de bediener zoals handtemperatuur of vochtigheid, plaatsing van het sample uit het center of onder een hoek. Dit verhoogt de reproduceerbaarheid van de testresultaten. Ook de automatische uitlijning van de samples op de steunen en het starten van de test door het testsysteem verzekeren betrouwbare en reproduceerbare resultaten.
Het roboTest I geautomatiseerd testsysteem helpt de gebruiker bij het uitvoeren van Charpy impacttests op metaal. Het systeem kan automatisch tot 450 gekerfde metalen samples testen in een temperatuurbereik van -180 °C tot +300 °C. Een solide en geïsoleerde temperatuurkast verzekert een uniforme en nauwkeurige sampletemperatuur.
Het roboTest H geautomatiseerd testsysteem voert automatisch Charpy impacttests uit op kunststoffen. De impacttests worden uitgevoerd bij kamertemperatuur of op gekoelde samples.
Verschil tussen Charpy impacttests en Izod impacttests
Bij een Charpy impacttest wordt het sample horizontaal in de kerfslaghamer geplaatst en in het midden geraakt. Bij een Izod impacttest wordt het sample verticaal geklemd in de kerfslaghamer en breekt de hamer het bovenste deel van het sample af.
De Charpy impacttest heeft in tegenstelling tot Izod een breed toepassingsgebied en is beter geschikt voor het testen van materialen die interlaminaire afschuifbreuken of oppervlaktedefecten vertonen. Daarnaast biedt de Charpy methode voordelen bij het testen bij lage temperaturen. Aangezien de steunen verder verwijderd zijn van de kerf, wordt een snelle warmte-overdracht naar de kritische zone van het sample vermeden. Daardoor wordt het koelproces in een externe koeler en het voeden in het testinstrument eenvoudiger.
FAQ
De Charpy impacttest meet de impactenergie van materialen, waaruit de impactsterkte afgeleid wordt.
De Charpy impacttest wordt gebruikt om de gekerfde impactsterkte van een materiaal te meten. Dit is een indicatie voor de weerstand van een materiaal tegen dynamische impactbelasting.
De Charpy impacttest is een materiaaltestmethode voor het bepalen van de impactsterkte van een materiaal met een kerfslaghamer.
De Charpy impacttest levert karakteristieke waarden voor de impactsterkte van een materiaal bij hoge reksnelheden uitgedrukt als energiewaarde betrokken op de sectie. De test meet de impactenergie in verhouding tot het breukvlak in joule.
De impactsterkte wordt berekend met de volgende formule: Gekerfde impactsterkte = impactenergie / (sampledikte * samplebreedte)
Tijdens een Charpy test raakt een hamer een materiaalsample en vernietigt deze het. Tijdens dit proces absorbeert het sample een deel van de impactenergie. Deze tijdens de Charpy test gemeten impactenergie W wordt uitgedrukt in joule. De geabsorbeerde energie wordt dus beïnvloed door de kerfslagwaarde van een materiaal.