Udarnościowa próba zginania z karbem według Charpy
W udarnościowej próba zginania z karbem według Charpy materiał próby zostaje uderzony za pomocą młota udarnościowego Charpy’ego . Do badania próbka leży poziomo w młocie do badania udarności i zostaje uderzona w środku wahadłem, co powoduje zniszczenie.
Próba udarności z karbem Charpy’ego jest jedną z metod badań niszczących i służy do charakteryzowania materiału przy dużych prędkościach wydłużenia. Wykonuje się ją zarówno na metalach, jak i tworzywach sztucznych.
Udarnościowe próby zginania z karbem według Charpy’ego dostarczają charakterystycznych wartości udarności przy dużych prędkościach wydłużenia w postaci wartości energii zależnej od powierzchni. Badania przeprowadza się zwykle w temperaturze pokojowej lub w niskich temperaturach.
Próby Normy Przebieg badania Wartości charakterystyczne Wpływ temperatury Produkty Automatyzacja Różnica w stosunku do Izoda FAQ
Przebieg badania udarnościowej próby zginania z karbem
Udarnościowa próbę zginania z karbem przeprowadza się w 3-punktowym układzie zginania. Próbkę Charpy'ego umieszcza się w młocie do badania udarności pośrodku podpór i przy dwóch przyporach. W próbach z karbem ten znajduje się dokładnie naprzeciwko punktu, w którym wahadło uderza w próbkę.
Wahadło uderza w próbkę z określoną energią i jednym uderzeniem wygina ją ewent. niszczy ją. Po uderzeniu próbki wahadło uwalnia część swojej energii kinetycznej i dlatego nie wznosi się już na pierwotną wysokość opadania. Zmierzona różnica wysokości jest miarą pochłoniętej energii, pracy udarności W w Joule. W instrumentalizowanych badaniach Charpy’ego zużytą energię uderzenia określa się poprzez rejestrację krzywej siła-czas lub krzywej siła-droga.
Podpora
Podpory stanowią płaszczyznę poziomą w młocie do badania udarności, na której luźno leży próbka Charpy’ego.
Przypora
Przypory stanowią płaszczyznę pionową w młocie do badania udarności, o którą podczas badania opiera się próbka Charpy’ego.
Nóż młota
Nóż jest częścią wahadła, która uderza w próbę Charpy’ego.
Punkt uderzenia
Punkt uderzenia znajduje się na krawędzi noża i uderza w próbkę Charpy'ego dokładnie naprzeciwko karbu lub w środek próbki (próbki bez karbu).
Wartości charakterystyczne badania Charpy’ego
Praca udaru / Energia uderzenia
Energię potrzebną do zniszczenia próbki Charpy’ego nazywa się pracą udarową. Pracę uderzenia wyznacza się z różnicy energii potencjalnej wahadła i wysokości wznoszenia młota wahadłowego po zniszczeniu próbki.
Udarność
Udarność (również udarność z karbem) jest określana w udarnościowej badaniu zginania z karbem i dostarcza informacji o odporności materiału na obciążenia udarowe. Wskazuje, jak dobrze materiał może wytrzymać uderzenie lub uderzenie bez złamania. Udarność z karbem określa się w J/cm².
Krzywa siła-droga / Krzywa siła-czas
Wyznaczenie krzywej siła-czas jest możliwe jedynie za pomocą instrumentalizowanej próby zginania udarowego z karbem. W instrumentalizowanym badaniu podczas uderzenia zostaje zmierzona siła. W zależności od zastosowania stosuje się piezoelektryczne przetworniki siły lub tensometry.
W instrumentalizowanym badaniu Charpy'ego oprócz badania instrumentalizowanego można dodatkowo określić dodatkowe parametry badania nieinstrumentalizowanego:
- Maksymalna siła
- Ugięcie przy maksymalnej sile
- Energia aż do maksymalnej siły
- Ugięcie przy zniszczeniu
- Energia przy zniszczeniu
Udarnościowa próba zginania z karbem według Charpy’ego pod wpływem temperatury
Ponieważ zachowanie przy pękaniu zależy od temperatury, próby udarności Charpy'ego często przeprowadza się w całym zakresie temperatur pracy. Pokazuje, w jakiej temperaturze i w jakim stopniu materiał staje się kruchy pod wpływem temperatury (przejście krucho-twarde).
Z przykładowego wykresu wynika, że spadek wytrzymałości stali konstrukcyjnej w temperaturze -40°C wynosi 25% w porównaniu do wytrzymałości w temperaturze 0°C. Tworzywa sztuczne również wykazują podobne zachowanie, na ogół znacznie wyraźniejsze. Często przeprowadza się na nich również badania udarności w różnych temperaturach.
Aby dokładnie określić przebieg udarności w zależności od temperatury, temperowane próbki należy zniszczyć w ciągu 5 sekund od ich wyjęcia ze strefy obniżonej temperatury.
Zautomatyzowana udarnościowa próba zginania z karbem według Charpy’ego
Udarnościowa próba zginania z karbem wg Charpy’ego może być przeprowadzana również w sposób automatyczny. Zautomatyzowane rozwiązanie ma tę zaletę, że wyklucza wpływy użytkownika, takie jak temperatura lub wilgotność dłoni, niecentryczne lub nachylone wkładanie, zapewniając w ten sposób wysoki poziom powtarzalności wyników badania. Automatyczne ustawienie próbek na podporach i uruchomienie badania przez system badawczy również zapewniają wiarygodne i porównywalne wyniki.
Zrobotyzowany system badawczy roboTest I wspomaga użytkownika przy przeprowadzeniu udarnościowej próby zginania Charpy na metalach. System umożliwia automatyczne badanie do 450 próbek metali z karbem w zakresie temperatur od -180°C do +300°C. Solidny i izolowany korpus urządzenia kontrolującego temperaturę zapewnia jednorodną i precyzyjną temperaturę próbki.
Zrobotyzowany system badawczy roboTest H przeprowadza zautomatyzowane udarnościowe próby zginania tworzywach sztucznych . Badania udarności przeprowadza się w temperaturze pokojowej lub na schłodzonych próbkach.
Różnica między próbami zginania udarowego Charpy'ego i Izoda
W próbie udarności z karbem według Charpy’ego próbka leży poziomo w młocie do badania udarności i jest uderzana pośrodku. Próba w udarnościowej próbie zginania z karbem według Izoda zostaje zamocowana pionowo w młocie do badania udarności i wahadło uderza w górną część próbki.
Próba udarności Charpy'ego ma szerszy zakres niż Izod i jest bardziej odpowiednia do badania materiałów, które wykazują międzywarstwowe pęknięcia ścinające lub efekty powierzchniowe. Metoda Charpy'ego oferuje również zalety podczas przeprowadzania badań w niskich temperaturach. Ponieważ podpory próbki znajdują się dalej od karbu, unika się szybkiego przenoszenia ciepła do krytycznych obszarów próbki, co upraszcza chłodzenie w zewnętrznym urządzeniu chłodzącym i późniejsze podawanie do urządzenia badawczego.
FAQ
Próba udarności z karbem Charpy'ego mierzy pracę udarową (także energię uderzenia) materiałów, która jest wykorzystywana do określenia udarności.
Do określenia udarności z karbem stosuje się próbę udarności Charpy’ego. Wskazuje, jak odporny jest materiał na nagłe, dynamiczne obciążenia.
Próba udarności Charpy'ego to metoda badania materiałów, w której udarność materiałów określa się za pomocą udarnościowej próby zginania z karbem.
Próba udarności z karbem dostarcza charakterystycznych wartości udarności przy dużych prędkościach odkształcania w postaci wartości energii zależnej od powierzchni. W badaniu mierzy się energię uderzenia w oparciu o powierzchnię pęknięcia w dżulach.
Udarność oblicza się według następującego wzoru: Udarność z karbem = Praca udaru / (Grubość próby * Szerokość próby)
W badaniu udarności Charpy’ego wahadło uderza w próbkę materiału i niszczy ją. Próbka pochłania część energii uderzenia. Ta praca uderzenia W , określona w badaniu Charpy’ego, jest mierzona w dżulach. Na pracę udarową z karbem wpływa zatem udarność materiału z karbem.