Charpy slagfasthedstest

Charpy-slagstyrke (Charpy-hakslagstyrke) er et mål for et materiales evne til at absorbere energi og modstå brud, når det udsættes for en pludselig slagbelastning med høj hastighed, især i nærvær af en spændingskoncentrator, såsom et hak.

Denne værdi stammer fra Charpy-slagprøven (Charpy V-notch-test), en af ​​de mest anvendte standardmetoder inden for materialevidenskab og -teknik til at evaluere haksejhed (hvor godt et materiale kan modstå slag uden sprødbrud).

Charpy-slagmodstandstesten følger generelt disse trin:

• En standardprøve (typisk en stang på 55 x 10 x 10 mm) forberedes med et præcist bearbejdet V-hak (eller nogle gange et U-hak) på den ene side.
• Prøven placeres vandret på to understøtninger (som en simpel bjælke).
• En tung pendulammer med kendt masse slippes fra en fast højde og rammer prøven præcis modsat hakket med meget høj hastighed.
• Hammeren knækker prøven ved hakket.
• Maskinen måler den kinetiske energi, som materialet absorberer under bruddet (beregnet ud fra forskellen i pendulhøjde før og efter bruddet).
• Absorberet energi angives typisk i joule.

Charpy slagfasthedsenheder er som følger:

• Det rå resultat: Det er den absorberede energi. Dette er den mest almindelige måde, ingeniører refererer til Charpy-værdien på.
• Normaliseret slagstyrke: Den absorberede energi divideret med tværsnitsarealet af hakket.

Denne metode er særligt almindelig for plast (i henhold til ISO 179-standarden) og kaldes undertiden for hakket Charpy-slagstyrke. Højere værdier indikerer et mere holdbart materiale (det absorberer slagenergi bedre uden at sprødgøre). Lavere værdier indikerer mere sprødhed (tilbøjelighed til pludselig revnedannelse under stød).

Denne test,

• Den afslører overgangstemperaturen mellem duktilt og sprødt stål. Mange ståltyper bliver farligt sprøde ved lave temperaturer (kritisk for rørledninger, skibe, trykbeholdere, offshore-strukturer og broer i kolde klimaer).
• Kvalitetskontrol anvendes til materialevalg, tilstrækkelig sourcing og overholdelse af specifikationer (f.eks. ASTM E23 og ISO 148 standarder for metaller, ISO 179 standard for plast).
• Typiske gode værdier for konstruktionsstål ved stuetemperatur er 50-200 J (meget modstandsdygtigt). Ved lave temperaturer (f.eks. minus 40 grader) kan værdierne falde betydeligt, hvis materialet ikke er korrekt legeret eller varmebehandlet.

Kort sagt angiver Charpy-slagmodstanden, hvor meget stød et materiale kan modstå, før det brister, især når der er hak, revner eller skarpe kanter. Det er en hurtig, billig og meget informativ måde at identificere materialer, der kan svigte katastrofalt under pludselig belastning under virkelige forhold.

Charpys slagfasthedsstandarder definerer den præcise testprocedure, prøvegeometri, maskinkrav, slagspidstype, hakdetaljer og hvordan resultaterne skal rapporteres. Disse sikrer sammenlignelige og repeterbare målinger over hele verden.

Disse standarder varierer primært mellem metaller og plasttyper og mellem regioner (f.eks. ASTM-standarder for USA, ISO- og EN-standarder internationalt og i Europa).

De mest almindeligt anvendte Charpy-slagstyrkestandarder for metaller anvendes på stål, legeringer og aluminium, især til at evaluere overgangen fra duktilt til sprødt og sejhed i strukturelle, trykbeholder-, rørlednings-, svejsnings- og lavtemperaturapplikationer.

Standarden "ISO 148-1 Metalliske materialer - Charpy-pendulslagprøve - Del 1: Testmetode" er den primære internationale standard (globalt anvendt). Denne standard dækker V-hak (mest almindelige) og U-hak prøver. Slagradiusen er 2 mm (foretrukket for V-hak) eller 8 mm (for U-hak eller ældre specifikationer). Prøven måler typisk 10 x 10 x 55 mm. Resultaterne rapporteres som absorberet energi eller normaliseret slagstyrke.

ASTM E23-standarden "Standardmetoder til test af slagtestning af metalliske materialer med hak" er den dominerende standard i USA. Den dækker både Charpy- og Izod-metoder, men Charpy er meget mere almindelig. Slagstangens radius er 8 mm (konventionel) eller 2 mm (tilføjet for bedre overensstemmelse med ISO). Denne standard minder meget om, men er ikke helt den samme som, ISO 148-1-standarden. Forskelle i slagstangens radius, kalibrering, tolerancer og verifikation kan resultere i små variationer i resultaterne ved høj energi.

Andre relevante eller understøttende standarder omfatter:

• ISO 148-2 Metalliske materialer - Charpy-pendulslagprøvning - Del 2: Verifikation af prøvningsmaskiner
• ASTM A370 Testmetode og definitioner vedrørende mekanisk testning af stål.

For de samme materialer og forhold er resultaterne fra ASTM E23 og ISO 148-1 standarderne generelt meget tæt på hinanden, men ikke altid direkte ækvivalente på grund af forskelle i slaggeometri og maskinkalibrering. Mange specifikationer tillader nu begge standarder, men specificerer, hvilken der skal anvendes.

Charpy-slagstyrken (energien absorberet i Charpy-testen) er afgørende, fordi den direkte vurderer et materiales sejhed og måler dets modstandsdygtighed over for pludselig, dynamisk belastning (stød eller stød) og sprødbrud, især når hak, revner, svejsninger eller skarpe kanter fungerer som spændingskoncentrater.

Mange materialer (især stål) opfører sig meget anderledes ved høje tøjningshastigheder og lave temperaturer sammenlignet med langsom, statisk belastning (såsom trækprøvninger). Et materiale kan være stærkt og duktilt under normal spænding, men hvis det er sprødt under stød, kan det brække voldsomt og uden varsel.

Charpy-slagstyrketestning simulerer virkelige forhold bedre end statisk testning. Trækstyrken giver information om langsom belastning. Charpy efterligner slagfasthed ved høj hastighed og hakfølsomhed (virkelige revner/hak reducerer sejheden betydeligt).

Denne test er påkrævet for sikkerhedskritiske komponenter:

• Stålkonstruktioner i bygninger/broer (især i kolde områder)
• Trykbeholdere, kedler, rørledninger (kræver ASME-koder)
• Offshore olie-/gasplatforme
• Bilkollisionskomponenter
• Skibsskrog, jernbanevogne, tunge maskiner
• Vindmøller, kryogene tanke

I mange år har vores organisation, med sit kompetente og erfarne team, forstået sine kunders behov, leveret de avancerede testtjenester, de har brug for, og hjulpet med etablering, implementering og forbedring af ledelsessystemer. Inden for denne ramme leverer vi også Charpy slagfasthedstesttjenester til virksomheder.