ASTM E23 Испытание на удар зубчатого стержня металлических материалов

Стандарт «Стандартные методы испытаний на удар надрезанного бруска металлических материалов», разработанный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает испытание по Шарпи (простая балка) и испытание по Изоду (консольная балка), а также методы испытаний на удар надрезанного бруска металлических материалов.

Настоящий стандарт содержит требования к: образцам для испытаний, процедурам испытаний, протоколам испытаний, испытательным машинам, валидации ударных машин Шарпи, дополнительным конфигурациям испытательных образцов, определению ориентации образца и определению вида излома при сдвиге. Он также содержит информацию о важности испытания на удар с надрезом и методах измерения центра удара. Эти методы испытаний не решают проблемы, связанные с испытаниями на удар при температурах ниже -196 °C.

Для целей настоящего стандарта применяются следующие термины и определения:

Высота падения — это середина вертикального расстояния удара между свободно подвешенным положением и положением фиксации.
Поглощенная энергия представляет собой работу, затраченную на разрушение образца за один качающийся маятник, измеренную с помощью компенсированного показывающего устройства.
Прямая проверка — это процесс, позволяющий убедиться, что все детали, которые могут повлиять на измеренную поглощенную энергию, находятся в пределах указанных допусков размеров.
Свободно подвешенное положение — это такое положение маятника после прекращения его колебаний, при котором потенциальная и кинетическая энергия равны нулю.
Свободное колебание — это непрерывное (без испытуемого образца) колебание маятника от положения храповика, регистрируемое показывающим устройством.
Косвенная проверка — это процесс, позволяющий убедиться, что средняя поглощенная энергия при испытании набора проверочных образцов соответствует сертифицированной поглощенной энергии в пределах указанного допуска.
Положение защелки — это положение маятника в спусковом механизме перед его освобождением для проведения испытания.
Боковое расширение — это максимальное увеличение толщины образца (выраженное в мм) в результате испытания на удар. Боковое расширение используется в качестве меры пластичности.
Мощность шага — это максимальная энергия, доступная при заданной настройке маятника. Для машин с одним шагом это соответствует мощности машины.
Внешний вид излома при сдвиге — это площадь поверхности излома образца, которая разрушилась в режиме сдвига (стабильном) (выраженная в процентах).

Основными элементами испытания на удар являются: подходящий образец (признаются несколько различных типов образцов), ряд наковален и опор для образца, на которые помещается испытуемый образец для восприятия удара движущейся массы, движущаяся масса с достаточной энергией для разрушения образца, расположенного на ее пути, и индикаторное устройство для измерения энергии, поглощенной разрушенным образцом.

Эти методы испытаний на удар особенно актуальны для изучения поведения металлов при однократном приложении силы, вызывающей многоосные напряжения, связанные с надрезом, в сочетании с высокими скоростями нагружения и, в некоторых случаях, высокими или низкими температурами. Для некоторых материалов и температур результаты испытаний на удар на образцах с надрезом, при сопоставлении с опытом эксплуатации, как было установлено, точно предсказывают вероятность хрупкого разрушения.

Образцы следует отбирать из материала, указанного в соответствующей спецификации. Образцы, представленные на рисунках, приведенных в стандарте, являются наиболее часто используемыми и, как правило, удовлетворительными. Они особенно подходят для черных металлов, за исключением чугуна.

Образцы Шарпи обозначаются как «V-образный» и «U-образный» надрез. Образец с надрезом типа «замочная скважина» аналогичен образцу с надрезом типа «U», за исключением того, что ширина надреза составляет 1,6 мм или меньше. На рисунках показаны образцы, обычно подходящие для материалов, полученных методом порошковой металлургии. Образцы для испытаний на удар в порошковой металлургии должны быть изготовлены в соответствии со стандартом ASTM B925. Результаты испытаний на удар для этих материалов зависят от ориентации образца. Поэтому, если не указано иное, образец следует располагать в машине таким образом, чтобы маятник ударял по поверхности, параллельной направлению сжатия. Результаты испытаний на удар для материалов, полученных методом порошковой металлургии, представлены в виде энергии, поглощённой без надреза.

Испытание на удар надрезанным стержнем – это метод, используемый для измерения энергии, которую материал может поглотить при внезапном ударе до разрушения. Он часто используется для определения вязкости металлов, особенно при ударных или ударных нагрузках. Это испытание особенно важно для оценки поведения материалов в условиях высоких напряжений, таких как столкновения или взрывы. Данное испытание включает в себя удар по металлическому стержню с надрезом (образцу) с помощью качающегося молотка или маятника. Надрез – это предварительно прорезанная канавка в стержне, создающая ослабленное место, где наиболее вероятно возникновение разрушения. В ходе испытания измеряется энергия, поглощенная материалом при разрушении. Основные цели испытания:

Оценить, насколько хрупким или пластичным является материал.
Определить поведение материала в условиях динамических или внезапных нагрузок (например, столкновения, падения, взрывы).
Найти температуру перехода от пластичности к хрупкости для металлов, особенно сталей.

В этих тестах обычно используются следующие два метода:

Испытание на удар по Шарпи: образец закрепляется горизонтально, а молоток ударяет по противоположной стороне надреза.
Испытание на удар по Изоду: образец сжимается вертикально, а молоток ударяет по одной и той же стороне надреза.

Эти тесты считаются важными в следующих отношениях:

Обеспечивает сохранность материалов в ответственных конструкциях (мостах, кораблях, трубопроводах).
Помогает предотвратить катастрофические поломки в условиях ударов или низких температур.
Помогает в выборе материалов и контроле качества.

Наша организация, которая уже много лет оказывает поддержку предприятиям всех отраслей, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM E23 «Методы испытаний металлических материалов на ударную вязкость с надрезом».