Uji Ketahanan Benturan Charpy

Kekuatan impak Charpy (kekuatan impak Charpy berlekuk) adalah ukuran kemampuan suatu material untuk menyerap energi dan menahan patahan ketika dikenai beban impak mendadak dengan kecepatan tinggi, terutama dengan adanya konsentrator tegangan seperti lekukan.

Nilai ini berasal dari uji benturan Charpy (uji takik V Charpy), salah satu metode standar yang paling banyak digunakan dalam ilmu dan teknik material untuk mengevaluasi ketangguhan takik (seberapa baik suatu material dapat menahan benturan tanpa patah getas).

Uji ketahanan benturan Charpy umumnya mengikuti langkah-langkah berikut:

Spesimen uji standar (biasanya berupa batang berukuran 55 x 10 x 10 mm) disiapkan dengan takik berbentuk V (atau terkadang takik berbentuk U) yang dikerjakan dengan presisi pada salah satu sisinya.
Sampel diletakkan secara horizontal di atas dua penyangga (seperti balok sederhana).
Sebuah palu pendulum berat dengan massa yang diketahui dilepaskan dari ketinggian tetap dan menghantam sampel tepat di seberang lekukan dengan kecepatan sangat tinggi.
Palu tersebut mematahkan sampel pada bagian yang berlekuk.
Mesin ini mengukur energi kinetik yang diserap oleh material selama proses patahan (dihitung dari perbedaan ketinggian pendulum sebelum dan sesudah patahan).
Energi yang diserap biasanya dilaporkan dalam satuan joule.

Satuan resistensi benturan Charpy adalah sebagai berikut:

Hasil mentahnya: Ini adalah energi yang diserap. Inilah cara paling umum yang digunakan para insinyur untuk menyebut nilai Charpy.
Kekuatan benturan yang dinormalisasi: Energi yang diserap dibagi dengan luas penampang takik.

Metode ini sangat umum digunakan untuk plastik (menurut standar ISO 179) dan terkadang disebut sebagai kekuatan impak Charpy berlekuk. Nilai yang lebih tinggi menunjukkan material yang lebih tahan lama (menyerap energi benturan lebih baik tanpa mengalami keretakan rapuh). Nilai yang lebih rendah menunjukkan perilaku yang lebih rapuh (rentan terhadap keretakan mendadak akibat benturan).

Tes ini,

Hal ini menunjukkan suhu transisi ulet-rapuh. Banyak baja menjadi sangat rapuh pada suhu rendah (kritis untuk pipa, kapal, bejana tekan, struktur lepas pantai, dan jembatan di iklim dingin).
Pengendalian mutu digunakan untuk pemilihan material, kecukupan sumber, dan kepatuhan terhadap spesifikasi (misalnya, standar ASTM E23 dan ISO 148 untuk logam, standar ISO 179 untuk plastik).
Nilai resistansi termal (JW) yang umum untuk baja struktural pada suhu ruang adalah 50-200 J (sangat tahan). Pada suhu rendah (misalnya, minus 40 derajat Celcius), nilai tersebut dapat turun secara signifikan jika material tidak diolah atau diberi perlakuan panas dengan benar.

Singkatnya, ketahanan benturan Charpy menunjukkan seberapa besar guncangan yang dapat ditahan suatu material sebelum retak, terutama jika terdapat lekukan, retakan, atau tepi tajam. Ini adalah cara yang cepat, murah, dan sangat informatif untuk mengidentifikasi material yang dapat mengalami kegagalan fatal akibat pembebanan mendadak dalam kondisi nyata.

Standar ketahanan benturan Charpy mendefinisikan prosedur pengujian yang tepat, geometri spesimen, persyaratan mesin, jenis ujung benturan, detail takik, dan cara pelaporan hasil. Hal ini memastikan pengukuran yang dapat dibandingkan dan diulang di seluruh dunia.

Standar-standar ini berbeda terutama antara logam dan plastik, serta antar wilayah (misalnya, standar ASTM untuk AS, standar ISO dan EN secara internasional dan di Eropa).

Standar kekuatan impak Charpy yang paling umum digunakan untuk logam diterapkan pada baja, paduan, dan aluminium untuk mengevaluasi transisi dari ulet ke rapuh dan ketangguhan, khususnya dalam aplikasi struktural, bejana tekan, pipa, pengelasan, dan suhu rendah.

Standar “ISO 148-1 Bahan logam - Uji tumbukan pendulum Charpy - Bagian 1: Metode pengujian” adalah standar internasional utama (diadopsi secara global). Standar ini mencakup spesimen takik V (paling umum) dan takik U. Radius tumbukan adalah 2 mm (lebih disukai untuk takik V) atau 8 mm (untuk takik U atau spesifikasi yang lebih lama). Spesimen biasanya berukuran 10 x 10 x 55 mm. Hasil dilaporkan sebagai energi yang diserap atau kekuatan tumbukan yang dinormalisasi.

Standar ASTM E23 “Metode standar pengujian untuk pengujian benturan material logam dengan batang berlekuk” adalah standar dominan di AS. Standar ini mencakup metode Charpy dan Izod, tetapi Charpy jauh lebih umum. Radius batang benturan adalah 8 mm (konvensional) atau 2 mm (ditambahkan untuk kepatuhan yang lebih baik dengan ISO). Standar ini sangat mirip dengan, tetapi tidak persis sama dengan, standar ISO 148-1. Perbedaan dalam radius batang benturan, kalibrasi, toleransi, dan verifikasi dapat mengakibatkan sedikit variasi pada hasil energi tinggi.

Standar relevan atau pendukung lainnya meliputi:

ISO 148-2 Material logam - Uji benturan pendulum Charpy - Bagian 2: Verifikasi mesin pengujian
Metode pengujian dan definisi ASTM A370 yang berkaitan dengan pengujian mekanik baja.

Untuk material dan kondisi yang sama, hasil yang diperoleh dari standar ASTM E23 dan ISO 148-1 umumnya sangat dekat, tetapi tidak selalu setara secara langsung karena perbedaan geometri benturan dan kalibrasi mesin. Banyak spesifikasi sekarang mengizinkan kedua standar tersebut tetapi menentukan standar mana yang harus digunakan.

Kekuatan impak Charpy (energi yang diserap dalam uji Charpy) sangat penting karena secara langsung menilai ketangguhan suatu material, mengukur ketahanannya terhadap pembebanan dinamis yang tiba-tiba (benturan atau guncangan) dan patahan getas, terutama ketika takik, retakan, lasan, atau tepi tajam bertindak sebagai konsentrasi tegangan.

Banyak material (terutama baja) berperilaku sangat berbeda pada laju regangan tinggi dan suhu rendah dibandingkan dengan pembebanan statis yang lambat (seperti uji tarik). Suatu material mungkin kuat dan ulet di bawah tegangan normal, tetapi jika rapuh di bawah benturan, material tersebut dapat retak parah dan tanpa peringatan.

Pengujian kekuatan impak Charpy mensimulasikan kondisi dunia nyata dengan lebih baik daripada pengujian statis. Kekuatan tarik memberikan informasi tentang pembebanan lambat. Charpy meniru benturan kecepatan tinggi dan sensitivitas takik (retakan/takik nyata secara signifikan mengurangi ketangguhan).

Pengujian ini diperlukan untuk komponen yang sangat penting bagi keamanan:

Baja struktural pada bangunan/jembatan (khususnya di daerah dingin)
Bejana tekan, boiler, pipa (memerlukan kode ASME)
Platform minyak/gas lepas pantai
Komponen tabrakan otomotif
Lambung kapal, gerbong kereta api, mesin berat
Turbin angin, tangki kriogenik

Selama bertahun-tahun, organisasi kami, dengan tim yang kompeten dan berpengalaman, telah memahami kebutuhan klien, menyediakan layanan pengujian canggih yang mereka butuhkan, dan membantu dalam pembentukan, implementasi, dan peningkatan sistem manajemen. Dalam kerangka kerja ini, kami juga menyediakan layanan pengujian ketahanan benturan Charpy untuk berbagai bisnis.