Die Charpy-Schlagzähigkeit (Charpy-Kerbschlagzähigkeit) ist ein Maß für die Fähigkeit eines Materials, Energie zu absorbieren und einem Bruch zu widerstehen, wenn es einer plötzlichen, schnellen Stoßbelastung ausgesetzt ist, insbesondere in Gegenwart eines Spannungskonzentrators wie einer Kerbe.
Dieser Wert stammt aus dem Charpy-Schlagversuch (Charpy-V-Kerbversuch), einer der am weitesten verbreiteten Standardmethoden in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik zur Bewertung der Kerbschlagzähigkeit (wie gut ein Material Stößen standhält, ohne spröden Bruch zu erleiden).
Der Charpy-Schlagzähigkeitstest umfasst im Allgemeinen folgende Schritte:
Die Charpy-Schlagzähigkeitseinheiten sind wie folgt:
Dieses Verfahren ist besonders bei Kunststoffen verbreitet (gemäß ISO 179) und wird auch als Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy bezeichnet. Höhere Werte weisen auf ein widerstandsfähigeres Material hin (es absorbiert Schlagenergie besser, ohne spröde zu brechen). Niedrigere Werte deuten auf ein spröderes Verhalten hin (Anfälligkeit für plötzliches Brechen unter Belastung).
Dieser Test,
Kurz gesagt, die Charpy-Schlagzähigkeit gibt an, wie viel Stoßkraft ein Material aushält, bevor es bricht, insbesondere bei Vorhandensein von Kerben, Rissen oder scharfen Kanten. Es ist eine schnelle, kostengünstige und sehr aussagekräftige Methode, um Werkstoffe zu identifizieren, die unter plötzlicher Belastung im realen Einsatz katastrophal versagen könnten.
Die Charpy-Schlagzähigkeitsnormen legen das genaue Prüfverfahren, die Probengeometrie, die Maschinenanforderungen, die Art der Schlagspitze, die Kerbdetails und die Art der Ergebnisdarstellung fest. Sie gewährleisten weltweit vergleichbare und reproduzierbare Messungen.
Diese Normen unterscheiden sich hauptsächlich zwischen Metallen und Kunststoffen sowie zwischen Regionen (z. B. ASTM-Normen für die USA, ISO- und EN-Normen international und in Europa).
Die am häufigsten verwendeten Charpy-Schlagzähigkeitsnormen für Metalle werden auf Stähle, Legierungen und Aluminium angewendet, insbesondere zur Beurteilung des Übergangs von duktil zu spröde und der Zähigkeit in Struktur-, Druckbehälter-, Rohrleitungs-, Schweiß- und Tieftemperaturanwendungen.
Die Norm „ISO 148-1 Metallische Werkstoffe – Charpy-Pendelschlagversuch – Teil 1: Prüfverfahren“ ist die wichtigste internationale Norm (weltweit anerkannt). Diese Norm behandelt V-Kerb- (am häufigsten) und U-Kerb-Proben. Der Kerbradius beträgt 2 mm (bevorzugt für V-Kerb) bzw. 8 mm (für U-Kerb oder ältere Spezifikationen). Die Probe hat typischerweise die Abmessungen 10 × 10 × 55 mm. Die Ergebnisse werden als absorbierte Energie oder normierte Schlagzähigkeit angegeben.
Die Norm ASTM E23 „Standardprüfverfahren für die Kerbschlagprüfung metallischer Werkstoffe mit Kerbstab“ ist in den USA die maßgebliche Norm. Sie umfasst sowohl das Charpy- als auch das Izod-Verfahren, wobei das Charpy-Verfahren deutlich häufiger angewendet wird. Der Radius des Kerbstabs beträgt üblicherweise 8 mm oder zusätzlich 2 mm (zusätzlich zur besseren Übereinstimmung mit ISO-Normen). Diese Norm ist der Norm ISO 148-1 sehr ähnlich, aber nicht identisch. Unterschiede im Kerbstabradius, in der Kalibrierung, den Toleranzen und der Überprüfung können zu geringfügigen Abweichungen bei Hochenergieprüfungen führen.
Weitere relevante oder unterstützende Normen umfassen:
Bei gleichen Werkstoffen und Bedingungen sind die Ergebnisse der Normen ASTM E23 und ISO 148-1 im Allgemeinen sehr ähnlich, aber aufgrund von Unterschieden in der Aufprallgeometrie und der Maschinenkalibrierung nicht immer direkt gleichwertig. Viele Spezifikationen lassen mittlerweile beide Normen zu, legen aber fest, welche anzuwenden ist.
Die Charpy-Schlagzähigkeit (die beim Charpy-Test absorbierte Energie) ist von entscheidender Bedeutung, da sie direkt die Zähigkeit eines Materials beurteilt und seinen Widerstand gegen plötzliche, dynamische Belastungen (Stöße oder Schläge) und Sprödbrüche misst, insbesondere wenn Kerben, Risse, Schweißnähte oder scharfe Kanten als Spannungskonzentrationen wirken.
Viele Werkstoffe (insbesondere Stähle) verhalten sich bei hohen Dehnungsraten und niedrigen Temperaturen ganz anders als bei langsamer, statischer Belastung (z. B. Zugversuchen). Ein Werkstoff kann unter normaler Zugbelastung fest und duktil sein, aber wenn er unter Stoßbelastung spröde ist, kann er abrupt und ohne Vorwarnung brechen.
Die Charpy-Schlagzähigkeitsprüfung simuliert reale Bedingungen besser als statische Prüfungen. Die Zugfestigkeit liefert Informationen über langsame Belastung. Die Charpy-Prüfung ahmt Hochgeschwindigkeitsaufprall und Kerbempfindlichkeit nach (reale Risse/Kerben reduzieren die Zähigkeit erheblich).
Dieser Test ist für sicherheitskritische Komponenten erforderlich:
Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Kerbschlagbiegeprüfungen nach Charpy an.
Um einen Termin zu vereinbaren, genauere Informationen zu erhalten oder eine Bewertung anzufordern, können Sie uns bitten, unser Formular auszufüllen und Sie zu erreichen.
