Iskutestaus 💪 (Charpy V Notch) 2021

Mikä on iskutestaus?

Iskutestiä käytetään ymmärtämään ja arvioimaan metallien haurautta. Metallien haurauteen liittyy se ominaisuus tai ominaisuus, että tämän metallin täytyy saavuttaa repeämä (tai murtuma) kärsimättä huomattavia muodonmuutoksia.

Testi sai merkityksen toisesta maailmansodasta, kun alukset alkoivat käyttää hitsattuja levyjä perinteisen niitatun rakenteen sijasta.

Siihen asti tätä hauraaa käyttäytymistä ei ymmärretty, koska sitä ei voitu ennustaa millään muulla suoritetulla testillä, kuten vetolujuustestillä.

Vetotesti on yksiaksiaalinen/yksiaksiaalinen kestävyystesti, joka suoritetaan normaalisti huoneenlämpötilassa, eikä siksi edustanut Yhdysvaltojen "liberty" -alusten työoloja:

• Alemmat lämpötilat;
• Kolmiaksiaalinen jännitystila (jännite kolmella akselilla - X, Y ja Z);
• Kuorma kohdistettu dynaamisesti (isku);

Näiden alusten huollon laiminlyönnistä aiheutuneiden suurten inhimillisten ja aineellisten menetysten jälkeen kehitettiin erityisiä iskutestejä.

Iskunkestävyyteen vaikuttavat suuresti lämpötila, mutta myös olosuhteet, joita ei voida helposti toteuttaa yhteisessä vetokokeessa:

• Halkeamia tai lovia;
• Latausnopeus;

Yhdysvaltain kuljetusalukset olivat kyseenalaisia ​​siellä, missä ne valmistettiin ja testattiin, toisin kuin ne Euroopan kylmillä vesillä. Tästä päättelemme, että on olemassa herkkiä materiaaleja ja hauraita materiaaleja, kuten vapauslaivojen hitsit.

Jopa epäilyttäviä materiaaleja käytettäessä, riittävän lujia kestämään tiettyä sovellusta tai kuormitusta, havaittiin käytännössä, että epäilyttävä materiaali voi rikkoutua heikosti tietyn lämpötilan jälkeen.

Iskutesti koostuu standardoidun, kuvioidun testikappaleen altistamisesta alla olevan kuvan vasaran iskun aiheuttamalle taivutukselle.

Iskutestin avulla saadaan testikappaleen muodonmuutokseen ja murtumiseen käytetty energia. Tämä energia on h -heilurin alkukorkeuden ja h -testikappaleen rikkoutumisen jälkeen saavutetun enimmäiskorkeuden välisen eron mitta.

Huomaa, että mitä pienempi h ', sitä enemmän energiaa testikeho absorboi. Toisaalta mitä pienempi absorboitu energia (suurempi h '), sitä hauraampi materiaalin käyttäytyminen kyseisessä lämpötilassa.

Iskutestin tarkoitus

Iskutestiä sovelletaan standardien (ASME, AWS, DIN, ISO jne.) Vaatimuksiin, ja meillä on useita syitä käyttää sitä.

Yksi syy on matalien lämpötilojen laitteiden materiaalien arviointi. Tarkemmin sanottuna sitä käytetään materiaalien hauraan käyttäytymisen arvioinnissa ja se toimii apuvälineenä materiaalien hauraan siirtymälämpötilan tutkimuksessa.

Tämän arvioinnin tuloksella on kuitenkin rajallinen merkitys ja tulkinta, eikä sen tulos ole vakuuttava. Tästä syystä testi olisi rajoitettava testattujen materiaalien vertailuun samoissa olosuhteissa.

Kvantitatiivisempien tulosten saamiseksi on käytettävä CTOD -määritystä ja vaihtoehtoisesti pudotuspainotestiä.

Selitys iskutestin rajoitukselle johtuu siitä, että testikappaleessa testin aikana esiintyviä kolmiaksiaalisten jännitysten komponentteja ei voida mitata tyydyttävästi, koska ne riippuvat useista tekijöistä.

Emme voi siis yhdistää mittauskappaleen absorboimaa energiaa metallin käyttäytymiseen millään iskulla, mikä tapahtuisi vain, jos koko kappale testattaisiin työoloissa.

Voit myös käyttää iskutestiä arvioidaksesi valmistusolosuhteiden, kuten hitsauksen tai määrättyjen lämpökäsittelyjaksojen, onnistumisen (tai epäonnistumisen).

Toinen hyvin yleinen sovellus on myös tietyn hitsausliitoksen hitsausmenetelmän validointi. Ei riitä, että tiedetään, onko materiaali sopiva, vaan myös hitsaus on arvioitava.

Näytteiden tyypit

Testikappale on standardoitu standardeilla (esimerkiksi ASTM A370) ja varustettu mitoilla, jotka on myös standardoitu sallimaan murtuman sijainti ja tuottamaan kolmiaksiaalinen jännitystila.

Yleensä iskutestin suorittamiseen käytetyt näytteet ovat: charpy -näyte ja izod -näyte, jotka molemmat on määritelty ASTM E23 -standardissa.

Näistä kahdesta cp (proof body) charpy -tyyppi on epäilemättä eniten käytetty. Sitä käytetään niin, että iskutestiä kutsutaan joskus "charpyksi" (lausutaan voimakkaammalla äänellä Y).

Charpy Test Body

Charpy -näytteet luokitellaan tyyppeihin A. B ja C, joiden neliöleikkaus on 10 mm, pituus 55 mm ja lovet näytteen keskellä.

Tyypissä A on lovi muodossa V, tyypissä B avaimenreiän muodossa ja tyypissä C U.

Alla oleva kuva esittää näiden kolmen tyyppisten näytteiden muodon, mitat ja lovet.

Testilaite tukee Charpyn testikappaletta.

Izod Test Body

Izod-testirungon neliöleikkaus on 10 mm, pituus 75 mm, lovi 28 mm: n päässä toisesta päästä, v-muotoinen.

Näytteitä, joissa on syvemmät lovet (esimerkki Izod ja Charpy, tyyppi A) käytetään osoittamaan absorboituneiden energioiden eroa epäilyttävimmissä metallikokeissa. Nämä cps: t aiheuttavat helposti hauraita murtumia helpommin.

Kun testataan hauraampia materiaaleja, kuten FoFo (valurauta) tai valumetalleja paineessa, näytteet eivät yleensä vaadi lovia. Tämä johtuu siitä, että materiaali on jo luonnostaan ​​hauraampaa.

Izod -testirunko on asetettu (jumissa) testikoneeseen.

Pienennetyt näytteet

Materiaalit, joiden mitat eivät salli normaalien näytteiden valmistusta (paksuus alle 11 mm), on mahdollista poistaa supistetut näytteet. Testirungon pituus, raon säde ja lovikulma pysyvät kuitenkin vakiona.

Leikkaus

Meillä on oltava asianmukaiset laitteet ja uraprofiilin ohjausvälineet, koska pieni vaihtelu rakojen työstössä voi aiheuttaa suuria virheitä testitulokseen.

Huomaa: Petrobras vaatii standardiensa mukaisesti profiiliprojektorin loven tarkistamisen ennen esimerkiksi charpy -iskutestin suorittamista.

Uraa voidaan käyttää aukolla, höylällä tai jyrsinkoneella, ja sen profiilia on ohjattava profiiliprojektorilla.

Aina kun menen seuraamaan iskutestiä, pyydän käyttäjää asettamaan testikappaleen profiiliprojektoriin, jotta voin arvioida loven vaatimustenmukaisuuden.

Lovet tulee työstää lämpökäsittelyn jälkeen, mikäli mahdollista. "Avaimenreiän" muotoisten raonäytteiden pyöreä reikä on avattava varovasti pienellä leikkausnopeudella.

Uraleikkaus voidaan suorittaa millä tahansa sovellettavalla menetelmällä, mutta siten, että reiän pinta ei ole viallinen.

Näytteiden poisto

Standardit määrittelevät näytteiden poistopaikan, koska niiden suunta ja suunta loven valmistuksessa merkitsevät merkittäviä muutoksia testituloksiin.

Meillä on seuraavat kolme asentoa loven poistamiseen ja/tai sijoittamiseen Charpy -näytteisiin, jotka on otettu teräslevyn eri paikoista.

Kolme mahdollisuutta loven poistamiseen ja sijoittamiseen Charpy -näytteissä

Nämä testit esittivät iskutestille kolme eri käyrää, kuten seuraavassa kaaviossa esitetään.

Rungossa A lovi on poikittainen materiaalin kuituihin nähden. Käyrä A osoittaa, että tämä oli testikappale, joka antoi eniten absorboitua energiaa.

Testikappaleessa C, jossa on lovi kuidun suuntaan (joka suosii leikkausta), on alhaisin mahdollinen energian imeytyminen.

B-kestävässä rungossa on myös poikkileikkaus. Vain tässä tapauksessa lovi ylittää levyn ytimen ja leikkaa kaikki kuidut poikki.

Käyrä on välitilanteessa verrattuna kahteen muuhun. Tämä käyrien välinen suhde pysyy vakiona testin lämpötilasta riippumatta.

Testaustekniikka

Iskutesti voidaan nähdä alla olevasta kaaviosta.

Standardoitu testirunko, jossa on lovi, rikkoutuu heilurin (a) muodossa olevan vasaran vaikutuksesta. Toimintaperiaate voidaan analysoida saman kuvan sivukuvasta (b).

Oletetaan, että heiluri on viety sellaiseen asentoon, että sen painopiste on korkeudessa h0 suhteessa viitearvoon siten, että sen liike -energialla on iskukohdassa kiinteä ja määritetty arvo. Vasara vapautuu ja osuu testikappaleeseen loven vastakkaiselta puolelta.

Ilmanvastusta ja kitkaa kääntöpisteessä ei oteta huomioon, kun heiluri on vapautettu ja testikappaleen puuttuessa, heilurin pitäisi saavuttaa sama korkeus toisella puolella energiansäästön periaatteen mukaisesti.

Testirungon läpi murtamisen jälkeen vasara nousee korkeudelle, joka on kääntäen verrannollinen absorboituneeseen energiaan muodostaakseen ja rikkoakseen testikappaleen. Siten mitä pienempi vasaran saavuttama korkeus, sitä enemmän energiaa testikeho imee. Tämä energia luetaan suoraan testikoneeseen.

Jos testikappale työnnetään sisään ja murtuu heilurin iskun vaikutuksesta, tämän toimenpiteen absorboima energia saa heilurin saavuttamaan toisella puolella maksimikorkeuden h1 alle h0. Toisin sanoen materiaalin iskunkestävyys saadaan h0: n ja h1: n potentiaalienergioiden välisestä erosta.

Käytännössä laitteessa on asteikko, jossa on maksimiarvon ilmaisin energiaeron suoraa lukemista varten. Koska se on energiaa, raporttien iskunkestävyys kirjataan yleensä jouleina (J). Testilaitoksen absorboima energia voidaan kuitenkin ilmaista myös kgf/m (kilogramma-voima/metri) tai lb/ft (punta/jalka) tai J (Joule). Jotkut Brasilian vanhemmat koneet näyttävät yleensä energian kgf/m ja muuntaminen Jouleksi vaaditaan.

Charpy -määrityksessä testikappaleessa on keskilohko ja se on tuettu molemmista päistä. Törmäys tapahtuu keskelle, kuten yllä on esitetty.

Yleisin lovi on tyyppi "V", mutta on myös lovia "U" tai reiän päättävä rako. Tyypin V loven mitat ovat:

• Pituus 55 mm;
• Osio 10 x 10 mm;
• lovi 45 asteen kulmassa;
• Syvyys 2 mm.

Laitteet

Testauslaitteisto koostuu pääasiassa heilurista (vasarasta), joka vapautuu kiinteän korkeuden vapaassa pudotuksessa, testikappaleen tukikohdasta ja mittauslaitteesta, joka sisältää asteikon.

Tämän valitsimen avulla voit määrittää testirungon läpi murtautumiseen tarvittavan energian alkuperäisen korkeuden ja heilurin saavuttaman lopullisen korkeuden erotuksen avulla.

Huomioita testistä

Testilämpötila liittyy suoraan alhaisen ja keskilujuisen materiaalin tuloksiin, joten se on kirjattava tulokseen yhdessä testattavan testikokonaisuuden kanssa.

Iskutestit on yleensä määritetty matalille lämpötiloille, mutta ne voidaan suorittaa myös ympäristön lämpötiloissa tai jopa ympäristön lämpötiloissa.

Jos testilämpötila ei ole huonelämpötila, näytteet on asetettava koneeseen ja murtettava viiden sekunnin kuluessa (jotta lämpötilassa ei tapahdu merkittävää vaihtelua). Tämän lisäksi lämmitys- ja/tai jäähdytysaineella on oltava säädin lämpötilan ylläpitämiseksi ja homogenoimiseksi.

Charpy -testi on suositeltavin, koska se on koneen yksinkertaisin sijoittelu. Cps: n käsittely voidaan tehdä käyttämällä sen mitoille sopivaa sitkeää (kynnetyyppiä). Se on myös halvin iskutesti verrattuna testeihin, kuten CTOD.

Iskutestiä suoritettaessa on oltava varovainen. Esimerkiksi ennen testin aloittamista kone on tarkistettava heilurin vapaalla heilahduksella siten, että vapaassa pudotuksessa vapautettu heiluri osoittaa nollaenergian koneen näytöllä.

Jos tämä menettely paljastaa, että näyttö tallentaa jonkin verran energia -arvoa, tämä arvo on poistettava testikokonaisuuden aikana saaduista tuloksista.

Ei ole suositeltavaa suorittaa vain iskutestiä, jotta voidaan tehdä johtopäätös testatusta materiaalista, vaikka se suoritettaisiin huolellisesti.

Koska useiden saman materiaalin näytteiden tulokset voivat vaihdella keskenään, on suoritettava vähintään kolme testiä, jotta saadaan hyväksyttävä keskiarvo. Jokaista kolmea näytettä samasta paikasta kutsutaan joukkoksi, esimerkiksi: 1 hitsisarja, 1 ZAC -sarja jne ...

Kuten vetokokeessa, myös materiaalin sitkeyttä on mahdollista arvioida vain tarkkailemalla testikappaleen murtunutta aluetta. Mitä suurempi leikkausprosentti, sitä epäilyttävämpi materiaali (katso veto -aihe).

Tulosten arviointi

Tämän määrityksen arviointikriteerit ovat:

1. Testielimen absorboima energia. Testattujen näytteiden absorboima energia luetaan koneen näytöltä;
2. Murtuman ominaisuus ja prosenttiosuus (epäilyttävä tai hauras). Leikkausprosentti on murtuman osan alueen funktio, jolla on kirkas puoli.
3. Testikappaleen sivuttaislaajenemisen prosenttiosuus. Sivuttaislaajeneminen on vastakkaisen pinnan lisääminen loveen itse loven suuntaan testirungon repeämisen jälkeen. Tämä kriteeri on hyvin harvinainen eikä sitä koskaan vaadita.

Iskutestin päätulos on energia, jonka testikappale absorboi muodonmuutoksen ja rikkoutumisen vuoksi.

Energia lasketaan vaihtamalla vasaran (iskutestikoneen komponentin) potentiaalienergiaa ennen ja jälkeen iskun. Muista, että mitä vähemmän energiaa imeytyy, sitä hauraampi materiaali on kyseisessä lämpötilassa.

Katso alla olevasta kuvasta esimerkkejä charpy -näytteistä:

• cp ei testattu (alla);
• cp (väliaineen) testin jälkeen;
• cp/erittäin epäilyttävä materiaali (ylhäältä);

Huomaa, että materiaalin ei odoteta rikkoutuvan, eli odotamme materiaalin rikkoutuvan/murenevan keskimmäisenä cp: nä alla olevassa kuvassa. CP, joka ei rikkoudu, voi vahingoittaa koekonetta ja sen mahdollista kalkinpoistoa.

Testitulosten arvioinnin on oltava standardin, spesifikaation tai rakenteen mukainen, jossa hyväksyttävät keskiarvot ja vähimmäisarvot on määritelty testien hyväksymiseksi.

Englantilainen Versio

Käy Englanninkielinen versio selvennykseksi tarvittaessa.

Lainaus

Kun sinun on sisällytettävä tosiasia tai tieto tehtävään tai esseeseen, sinun on myös mainittava, mistä ja miten olet löytänyt kyseisen tiedon (Iskutestaus).

Tämä antaa paperillesi uskottavuutta ja sitä vaaditaan joskus korkeakoulutuksessa.

Helpottaaksesi elämääsi (ja viittausta) kopioi ja liitä alla olevat tiedot tehtävään tai esseeseen:

Luz, Gelson. Iskutestaus (Charpy V Notch). Materiaaleista Blog. Gelsonluz.com. pp kk vvvv. URL.

Korvaa nyt pp, kk ja vvvv päivä, kuukausi ja vuosi, kun selaat tätä sivua. Korvaa myös tämän sivun todellisen URL -osoitteen URL -osoite. Tämä lainausmuoto perustuu MLA -sopimukseen.