ISO 179 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie udarności metodą Charpy’ego

Metoda Charpy'ego służąca do określania odporności na uderzenia opisana w serii norm ISO 179 ma szerszy zakres zastosowań niż podany w normie ISO 180 i jest bardziej odpowiednia do badania materiałów wykazujących międzywarstwowe pękanie ścinające lub efekty powierzchniowe wywołane przez czynniki środowiskowe.

Metodę tę można stosować do następującego zakresu materiałów:

• Sztywne materiały termoplastyczne do formowania i wytłaczania (w tym mieszanki wypełnione i wzmocnione, a także niewypełnione) oraz sztywne arkusze termoplastyczne
• Sztywne materiały formowane metodą termoutwardzalną (w tym mieszanki wypełnione i wzmocnione) i sztywne płyty termoutwardzalne (w tym laminaty)
• Kompozyty termoutwardzalne i termoplastyczne wzmacniane włóknami, zawierające wzmocnienia jednokierunkowe lub wielokierunkowe (takie jak maty, tkaniny tkane, pasma tkane, pasma cięte, wzmocnienia kombinowane i hybrydowe, pasma tkane i włókna mielone) lub arkusze wykonane z materiałów wstępnie impregnowanych, w tym mieszanek wypełnionych i wzmocnionych
• Termotropowe polimery ciekłokrystaliczne.

Próbki z karbami zazwyczaj nie nadają się do stosowania w przypadku sztywnych materiałów komórkowych, kompozytów wzmacnianych długimi włóknami ani termotropowych polimerów ciekłokrystalicznych. W takich przypadkach można stosować próbki bez karbów. Metoda ta jest odpowiednia dla próbek formowanych do określonych wymiarów, obrabianych mechanicznie z centralnej części standardowej, wielofunkcyjnej próbki testowej lub obrabianych mechanicznie z gotowych lub półproduktów, takich jak formy, laminaty oraz arkusze wytłaczane lub odlewane.

Norma ISO 179 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie udarności metodą Charpy’ego, opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), składa się z następujących podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem:

• Norma „ISO 179-1 Część 1: Nieinstrumentowane badanie udarności” opisuje metodę określania udarności Charpy'ego tworzyw sztucznych w określonych warunkach. Norma ta definiuje szereg różnych konfiguracji próbek i badań. W zależności od rodzaju materiału, typu próbki i rodzaju karbu określane są różne parametry badania. Metoda ta może być stosowana do badania zachowania się określonych typów próbek w określonych warunkach udarności oraz do przewidywania kruchości lub wytrzymałości próbek w ramach ograniczeń warunków badania. Może być również stosowana do uzyskiwania danych porównawczych dla podobnych typów materiałów.

Próbka badawcza, podparta głównie na końcach poziomą belką, jest uderzana pojedynczym elementem uderzającym, którego linia uderzenia znajduje się pośrodku między podporami, i jest zginana z dużą, nominalnie stałą prędkością. W przypadku uderzenia krawędziowego w próbki z karbem, linia uderzenia znajduje się dokładnie naprzeciwko pojedynczego karbu. Metoda określa preferowane wymiary próbki badanej.

Testy przeprowadzone na próbkach o różnych rozmiarach lub z różnymi nacięciami, albo na próbkach przygotowanych w różnych warunkach, mogą dawać nieporównywalne wyniki. Na wyniki mogą również wpływać inne czynniki, takie jak pojemność energetyczna instrumentu, prędkość uderzenia i kondycjonowanie próbki.

W związku z tym, gdy potrzebne są dane porównawcze, czynniki te należy starannie kontrolować i rejestrować. Metoda ta nie jest przeznaczona do wykorzystania jako źródło danych do obliczeń projektowych. Informacje o typowym zachowaniu materiału można jednak uzyskać, przeprowadzając badania w różnych temperaturach, zmieniając promień karbu i/lub grubość próbki oraz badając próbki przygotowane w różnych warunkach.

• Norma „ISO 179-2 Część 2: Instrumentalne badanie udarności” opisuje metodę określania właściwości udarnościowych tworzyw sztucznych metodą Charpy'ego na podstawie wykresów siła-ugięcie. Norma ISO 179-1 definiuje różne typy próbek do badań w kształcie pręta i konfiguracje badań, a także parametry badań zależne od rodzaju materiału, typu próbki do badań i rodzaju karbu. W niniejszym dokumencie omówiono wpływy dynamiczne, takie jak rezonans ogniwa obciążnikowego/bijnika, rezonans próbki do badań oraz początkowe wartości szczytowe kontaktu/bezwładności.

Norma ISO 179-1 nadaje się do charakteryzowania zachowania się podczas uderzenia wyłącznie na podstawie wytrzymałości na uderzenie, z wykorzystaniem urządzeń, których energia potencjalna jest w przybliżeniu równa mierzonej energii pękania. Norma ta służy do rejestrowania wykresu siła-ugięcie lub siła-czas, co umożliwia szczegółową charakterystykę zachowania się podczas uderzenia oraz opracowywanie zautomatyzowanych urządzeń eliminujących potrzebę dopasowywania energii.

Metoda opisana w niniejszej normie nadaje się również do:

• Aby uzyskać więcej i bardziej zróżnicowanych właściwości materiału w warunkach uderzenia.
• Przeprowadź audyt procedury badania Charpy'ego, ponieważ instrument ten umożliwia wykrycie typowych błędów operacyjnych, np. gdy próbka nie styka się ściśle z podporami.
• Automatyczne wykrywanie rodzaju złamania.
• Przyrządy typu wahadłowego pozwalają uniknąć częstej wymiany młotków wahadłowych.
• Do pomiaru właściwości mechanicznych pęknięć opisanych w innych normach ISO.

Norma ISO 179-1 dotyczy materiałów, które można badać tą metodą.

W celu umożliwienia ogólnego porównania wyników testów należy zapoznać się z normą ISO 179-1.

Informacje o typowym zachowaniu materiałów można uzyskać poprzez badania w różnych temperaturach, zmieniając promień karbu lub grubość próbki oraz badając próbki przygotowane w różnych warunkach. Celem niniejszej normy nie jest interpretacja mechanizmu występującego w każdym punkcie wykresu siła-ugięcie. Interpretacje takie są przedmiotem trwających badań naukowych.

Wyniki badań uzyskane tą metodą można porównywać tylko wtedy, gdy warunki przygotowania próbki do badań i warunki badania są identyczne. W związku z tym, zachowanie się gotowych produktów pod względem udarności nie może być bezpośrednio przewidziane na podstawie tego badania.

Zasadniczo, próbka w kształcie pręta, podparta na końcach jak pozioma belka, jest uderzana pionowo, z linią uderzenia wyśrodkowaną pomiędzy podporami, i odchylana z dużą, nominalnie stałą prędkością. Podczas uderzenia siła uderzenia jest rejestrowana jako funkcja czasu lub ugięcia. W zależności od metody oceny, ugięcie próbki można zmierzyć bezpośrednio za pomocą odpowiednich przyrządów pomiarowych lub, w przypadku beztarciowych nośników uderzenia, obliczając prędkość początkową i siłę jako funkcję czasu. Wykres siła-ugięcie uzyskany w tych testach opisuje zachowanie próbki przy uderzeniu z dużą prędkością ugięcia, a z tego wykresu można wywnioskować różne aspekty właściwości materiału.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą ISO 179 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie udarności metodą Charpy’ego.