اختبار شاربي لمقاومة الصدمات

اختبار شاربي لمقاومة الصدمات

قوة تأثير شاربي (قوة تأثير شاربي المشقوقة) هي مقياس لقدرة المادة على امتصاص الطاقة ومقاومة الكسر عند تعرضها لحمل تأثير مفاجئ وعالي السرعة، خاصة في وجود عامل تركيز الإجهاد مثل الشق.

اختبار شاربي لمقاومة الصدمات

تأتي هذه القيمة من اختبار شاربي للصدمات (اختبار شاربي ذو الشق V)، وهو أحد أكثر الطرق القياسية استخدامًا في علوم وهندسة المواد لتقييم صلابة الشق (مدى قدرة المادة على تحمل الصدمات دون حدوث كسر هش).

يتبع اختبار شاربي لمقاومة الصدمات عموماً الخطوات التالية:

  • يتم تحضير عينة اختبار قياسية (عادة ما تكون قضيبًا بأبعاد 55 × 10 × 10 مم) مع وجود شق على شكل حرف V مصنع بدقة (أو في بعض الأحيان شق على شكل حرف U) على أحد وجهيها.
  • يتم وضع العينة أفقياً على دعامتين (مثل عارضة بسيطة).
  • يتم إطلاق مطرقة بندول ثقيلة ذات كتلة معروفة من ارتفاع ثابت وتضرب العينة بدقة مقابل الشق بسرعة عالية جدًا.
  • يكسر المطرقة العينة عند الشق.
  • يقيس الجهاز الطاقة الحركية التي تمتصها المادة أثناء الكسر (محسوبة من الفرق في ارتفاع البندول قبل وبعد الكسر).
  • يتم عادةً الإبلاغ عن الطاقة الممتصة بوحدة الجول.

وحدات مقاومة الصدمات شاربي هي كما يلي:

  • النتيجة الأولية: هي الطاقة الممتصة. هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا التي يشير بها المهندسون إلى قيمة شاربي.
  • قوة الصدمة المعيارية: الطاقة الممتصة مقسومة على مساحة المقطع العرضي للشق.

تُعدّ هذه الطريقة شائعةً بشكلٍ خاص في صناعة البلاستيك (وفقًا لمعيار ISO 179)، ويُشار إليها أحيانًا باسم اختبار قوة الصدمة شاربي المُشَقّ. تشير القيم الأعلى إلى مادة أكثر متانة (تمتص طاقة الصدمة بشكل أفضل دون أن تتكسر بشكل هش). بينما تشير القيم الأقل إلى سلوك أكثر هشاشة (عرضة للتشقق المفاجئ عند الصدمة).

هذا الاختبار،

  • يكشف ذلك عن درجة حرارة التحول من الليونة إلى الهشاشة. تصبح العديد من أنواع الفولاذ هشة بشكل خطير عند درجات الحرارة المنخفضة (وهو أمر بالغ الأهمية لخطوط الأنابيب والسفن وأوعية الضغط والمنشآت البحرية والجسور في المناخات الباردة).
  • تُستخدم مراقبة الجودة لاختيار المواد، وكفاية المصادر، والامتثال للمواصفات (على سبيل المثال، معايير ASTM E23 وISO 148 للمعادن، ومعيار ISO 179 للبلاستيك).
  • تتراوح القيم النموذجية الجيدة للفولاذ الإنشائي عند درجة حرارة الغرفة بين 50 و200 جول (مقاومة عالية جدًا). ​​أما عند درجات الحرارة المنخفضة (مثل -40 درجة مئوية)، فقد تنخفض هذه القيم بشكل ملحوظ إذا لم يتم خلط المادة بشكل صحيح أو معالجتها حراريًا.

باختصار، تُشير مقاومة شاربي للصدمات إلى مقدار الصدمة التي يمكن أن يتحملها الجسم قبل أن ينكسر، خاصةً عند وجود شقوق أو ثقوب أو حواف حادة. إنها طريقة سريعة وغير مكلفة وغنية بالمعلومات لتحديد المواد التي قد تتعرض لانهيار كارثي تحت تأثير الأحمال المفاجئة في ظروف العالم الحقيقي.

تحدد معايير مقاومة الصدمات شاربي إجراءات الاختبار الدقيقة، وشكل العينة، ومتطلبات الجهاز، ونوع رأس الصدمة، وتفاصيل الشق، وكيفية الإبلاغ عن النتائج. وهذا يضمن إجراء قياسات قابلة للمقارنة والتكرار على مستوى العالم.

تختلف هذه المعايير بشكل أساسي بين المعادن والبلاستيك، وبين المناطق (على سبيل المثال، معايير ASTM للولايات المتحدة الأمريكية، ومعايير ISO و EN دوليًا وفي أوروبا).

يتم تطبيق معايير قوة تأثير شاربي الأكثر شيوعًا للمعادن على الفولاذ والسبائك والألومنيوم، وخاصة لتقييم الانتقال من الليونة إلى الهشاشة والمتانة في التطبيقات الهيكلية وأوعية الضغط وخطوط الأنابيب واللحام والتطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة.

يُعدّ معيار "ISO 148-1 المواد المعدنية - اختبار شاربي للصدمات البندولية - الجزء 1: طريقة الاختبار" المعيار الدولي الأساسي (المعتمد عالميًا). يغطي هذا المعيار عينات ذات شق على شكل حرف V (الأكثر شيوعًا) وعينات ذات شق على شكل حرف U. يبلغ نصف قطر الصدمة 2 مم (مفضل للشق على شكل حرف V) أو 8 مم (للشق على شكل حرف U أو المواصفات الأقدم). عادةً ما تكون أبعاد العينة 10 × 10 × 55 مم. تُعرض النتائج على شكل طاقة ممتصة أو قوة صدمة مُعَيَّرة.

يُعدّ معيار ASTM E23 "الطرق القياسية لاختبار الصدمات للمواد المعدنية باستخدام قضيب مشقوق" المعيار السائد في الولايات المتحدة الأمريكية. وهو يغطي طريقتي شاربي وإيزود، إلا أن طريقة شاربي أكثر شيوعًا. يبلغ نصف قطر قضيب الصدمة 8 مم (القياسي) أو 2 مم (مضاف لتحسين التوافق مع معيار ISO). هذا المعيار مشابه جدًا لمعيار ISO 148-1، ولكنه ليس مطابقًا له تمامًا. قد تؤدي الاختلافات في نصف قطر قضيب الصدمة والمعايرة والتفاوتات والتحقق إلى اختلافات طفيفة في نتائج اختبارات الطاقة العالية.

تشمل المعايير الأخرى ذات الصلة أو الداعمة ما يلي:

  • ISO 148-2 المواد المعدنية - اختبار صدمة بندول شاربي - الجزء 2: التحقق من آلات الاختبار
  • طريقة الاختبار ASTM A370 والتعريفات المتعلقة بالاختبار الميكانيكي للصلب.

بالنسبة للمواد والظروف نفسها، تكون النتائج المُستخلصة من معيارَي ASTM E23 وISO 148-1 متقاربة جدًا بشكل عام، ولكنها ليست متطابقة تمامًا دائمًا نظرًا لاختلافات هندسة الصدم ومعايرة الآلة. تسمح العديد من المواصفات الآن باستخدام كلا المعيارين، ولكنها تُحدد أيهما يجب استخدامه.

تُعد قوة تأثير شاربي (الطاقة الممتصة في اختبار شاربي) ضرورية لأنها تقيّم بشكل مباشر صلابة المادة، وتقيس مقاومتها للأحمال الديناميكية المفاجئة (الصدمات أو الصدمات) والكسر الهش، خاصة عندما تعمل الشقوق أو الكسور أو اللحامات أو الحواف الحادة كمراكز لتركيز الإجهاد.

تتصرف العديد من المواد (وخاصة الفولاذ) بشكل مختلف تمامًا عند معدلات الإجهاد العالية ودرجات الحرارة المنخفضة مقارنةً بالتحميل البطيء والثابت (مثل اختبارات الشد). قد تكون المادة قوية ومطيلية تحت الشد العادي، ولكن إذا كانت هشة عند الصدم، فقد تنكسر بشدة ودون سابق إنذار.

يُحاكي اختبار قوة الصدمة شاربي ظروف العالم الحقيقي بشكل أفضل من الاختبار الثابت. توفر قوة الشد معلومات حول التحميل البطيء. يُحاكي اختبار شاربي الصدمات عالية السرعة وحساسية الشقوق (تُقلل الشقوق/الثقوب الحقيقية من المتانة بشكل كبير).

هذا الاختبار مطلوب للمكونات ذات الأهمية الأمنية البالغة:

  • الفولاذ الإنشائي في المباني/الجسور (خاصة في المناطق الباردة)
  • أوعية الضغط، والغلايات، وخطوط الأنابيب (يتطلب ذلك الالتزام بمعايير ASME)
  • منصات النفط والغاز البحرية
  • مكونات تصادم السيارات
  • هياكل السفن، عربات السكك الحديدية، الآلات الثقيلة
  • توربينات الرياح، خزانات التبريد العميق

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفريقها الكفؤ والمتمرس، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي يحتاجونها، والمساعدة في إنشاء وتطبيق وتحسين أنظمة الإدارة. وفي هذا الإطار، نقدم أيضاً خدمات اختبار مقاومة الصدمات (شاربي) للشركات.

واتس اب