Тест за удароустойчивост по Шарпи

Тест за удароустойчивост по Шарпи

Ударната якост по Шарпи (ударна якост с надрез по Шарпи) е мярка за способността на материала да абсорбира енергия и да се съпротивлява на счупване, когато е подложен на внезапно ударно натоварване с висока скорост, особено при наличие на концентратор на напрежение, като например надрез.

Тест за удароустойчивост по Шарпи

Тази стойност идва от ударния тест на Шарпи (V-образен надрез на Шарпи), един от най-широко използваните стандартни методи в материалознанието и инженерството за оценка на жилавостта на надрез (колко добре материалът може да издържи на удар без крехко счупване).

Изпитването за удароустойчивост по Шарпи обикновено следва следните стъпки:

  • Стандартен тестов образец (обикновено прът 55 x 10 x 10 мм) се приготвя с прецизно обработен V-образен прорез (или понякога U-образен прорез) от едната страна.
  • Пробата се поставя хоризонтално върху две опори (като обикновена греда).
  • Тежък махален чук с известна маса се освобождава от фиксирана височина и удря пробата точно срещуположно на прореза с много висока скорост.
  • Чукът разчупва пробата на мястото на прореза.
  • Машината измерва кинетичната енергия, абсорбирана от материала по време на счупване (изчислена от разликата във височината на махалото преди и след счупване).
  • Абсорбираната енергия обикновено се отчита в джаули.

Единиците за удароустойчивост по Шарпи са както следва:

  • Суровият резултат: Това е абсорбираната енергия. Това е най-често срещаният начин, по който инженерите наричат ​​стойността на Шарпи.
  • Нормализирана ударна якост: Абсорбираната енергия, разделена на площта на напречното сечение на прореза.

Този метод е особено разпространен за пластмаси (съгласно стандарта ISO 179) и понякога се нарича ударна якост по Шарпи с назъбване. По-високите стойности показват по-издръжлив материал (той абсорбира по-добре енергията на удара, без да се разпуква крехко). По-ниските стойности показват по-крехко поведение (склонен към внезапно напукване при удар).

Този тест,

  • Това разкрива температурата на преход от пластично-крехко състояние. Много стомани стават опасно крехки при ниски температури (критично важни за тръбопроводи, кораби, съдове под налягане, офшорни конструкции и мостове в студен климат).
  • Контролът на качеството се използва за избор на материали, адекватност на снабдяването и съответствие със спецификациите (напр. стандарти ASTM E23 и ISO 148 за метали, стандарт ISO 179 за пластмаси).
  • Типичните добри стойности за конструкционни стомани при стайна температура са 50-200 J (много устойчиви). При ниски температури (напр. минус 40 градуса) стойностите могат да паднат значително, ако материалът не е правилно легиран или термично обработен.

Накратко, удароустойчивостта по Шарпи показва колко удар може да издържи материалът, преди да се счупи, особено когато има прорези, пукнатини или остри ръбове. Това е бърз, евтин и високоинформативен начин за идентифициране на материали, които биха могли да се разрушат катастрофално при внезапно натоварване в реални условия.

Стандартите за удароустойчивост по Шарпи определят точната процедура за изпитване, геометрията на образеца, изискванията към машината, вида на ударния накрайник, детайлите на прореза и как трябва да се докладват резултатите. Това гарантира сравними и повторяеми измервания в световен мащаб.

Тези стандарти се различават предимно между металите и пластмасите, както и между регионите (напр. стандартите ASTM за САЩ, стандартите ISO и EN в международен план и в Европа).

Най-често използваните стандарти за ударна якост по Шарпи за метали се прилагат за стомани, сплави и алуминий, по-специално за оценка на прехода от пластично към крехко състояние и жилавост в конструкции, съдове под налягане, тръбопроводи, заваряване и нискотемпературни приложения.

Стандартът „ISO 148-1 Метални материали - Изпитване на удар с махало по Шарпи - Част 1: Метод за изпитване“ е основният международен стандарт (приет в световен мащаб). Този стандарт обхваща образци с V-образен надрез (най-често срещаните) и U-образен надрез. Радиусът на удара е 2 mm (за предпочитане за V-образен надрез) или 8 mm (за U-образен надрез или по-стари спецификации). Образецът обикновено е с размери 10 x 10 x 55 mm. Резултатите се представят като абсорбирана енергия или нормализирана ударна якост.

Стандартът ASTM E23 „Стандартни методи за изпитване на удар на метални материали с назъбена пръчка“ е доминиращият стандарт в САЩ. Той обхваща както методите на Шарпи, така и методите на Изод, но Шарпи е много по-разпространен. Радиусът на ударната пръчка е 8 mm (конвенционален) или 2 mm (добавен за по-добро съответствие с ISO). Този стандарт е много подобен, но не е точно същият като стандарта ISO 148-1. Разликите в радиуса на ударната пръчка, калибрирането, допустимите отклонения и проверката могат да доведат до малки вариации във високоенергийните резултати.

Други съответни или подкрепящи стандарти включват:

  • ISO 148-2 Метални материали - Изпитване на удар с махало по Шарпи - Част 2: Проверка на изпитвателни машини
  • ASTM A370 Метод за изпитване и определения, свързани с механично изпитване на стомана.

За едни и същи материали и условия, резултатите, получени от стандартите ASTM E23 и ISO 148-1, обикновено са много близки, но не винаги са директно еквивалентни поради разликите в геометрията на удара и калибрирането на машината. Много спецификации вече позволяват и двата стандарта, но уточняват кой от тях трябва да се използва.

Ударната якост по Шарпи (енергията, абсорбирана в теста по Шарпи) е от съществено значение, защото тя директно оценява жилавостта на материала, измервайки неговата устойчивост на внезапно, динамично натоварване (удари или сътресения) и крехко счупване, особено когато прорези, пукнатини, заварки или остри ръбове действат като концентратори на напрежение.

Много материали (особено стомани) се държат много различно при високи скорости на деформация и ниски температури в сравнение с бавно, статично натоварване (като например тестове на опън). Един материал може да е здрав и пластичен при нормално опън, но ако е крехък при удар, той може да се счупи силно и без предупреждение.

Изпитването за ударна якост по Шарпи симулира реални условия по-добре от статичното изпитване. Якостта на опън предоставя информация за бавно натоварване. Шарпи имитира удар с висока скорост и чувствителност към назъбване (реалните пукнатини/назъбвания значително намаляват жилавостта).

Този тест е необходим за компоненти, критични за сигурността:

  • Конструкционна стомана в сгради/мостове (особено в студени райони)
  • Съдове под налягане, котли, тръбопроводи (изисква ASME кодове)
  • Офшорни нефтени/газови платформи
  • Компоненти за автомобилни сблъсъци
  • Корпуси на кораби, железопътни вагони, тежки машини
  • Вятърни турбини, криогенни резервоари

В продължение на много години нашата организация, със своя компетентен и опитен екип, разбира нуждите на своите клиенти, предоставяйки им необходимите съвременни услуги за тестване и съдействайки за установяването, внедряването и подобряването на системите за управление. В тази рамка, ние също така предоставяме на бизнеса услуги за изпитване на удароустойчивост по Шарпи.

WhatsApp