Skúška nárazom vrubových tyčí podľa ASTM E23

Norma „ASTM E23 Štandardné skúšobné metódy pre rázové skúšky kovových materiálov vrubovou tyčou“, ktorú vypracovala Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), opisuje Charpyho (jednoduchý nosník) skúšku a Izodovu (konzlový nosník) skúšku, ako aj skúšobné metódy pre rázové skúšky kovových materiálov vrubovou tyčou.

Táto norma obsahuje požiadavky na: skúšobné vzorky, skúšobné postupy, skúšobné protokoly, skúšobné stroje, validáciu Charpyho rázových strojov, voliteľné konfigurácie skúšobných vzoriek, určenie orientácie skúšobnej vzorky a určenie vzhľadu šmykového lomu. Poskytuje tiež informácie o dôležitosti rázových skúšok vrubovou tyčou a metódach merania stredu nárazu. Tieto skúšobné metódy sa nezaoberajú problémami spojenými s rázovými skúškami pri teplotách pod -196 °C.

Na účely tohto štandardu platia nasledujúce pojmy a definície:

Výška pádu je stred vertikálnej vzdialenosti nárazu medzi voľne visiacou polohou a polohou západky.
Absorbovaná energia je práca vynaložená na rozbitie vzorky pri jedinom kyvadle kyvadla, meraná kompenzovaným indikačným zariadením.
Priame overenie je proces zabezpečenia toho, aby všetky časti, ktoré by mohli ovplyvniť meranú absorbovanú energiu, boli v rámci špecifikovaných rozmerových tolerancií.
Voľne visiaca poloha je poloha kyvadla po prerušení jeho kývania, v ktorej je potenciálna a kinetická energia nulová.
Voľný kýv je kontinuálny (bez skúšobnej vzorky) kývnutie kyvadla z polohy rohatky, zaznamenaný indikačným zariadením.
Nepriame overenie je proces zabezpečenia toho, aby priemerná absorbovaná energia z testovania sady overovacích vzoriek zodpovedala certifikovanej absorbovanej energii v rámci stanovenej tolerancie.
Poloha západky je poloha kyvadla v uvoľňovacom mechanizme pred jeho uvoľnením za účelom vykonania testu.
Bočná rozťažnosť je maximálne zväčšenie hrúbky vzorky (vyjadrené v mm) vyplývajúce z rázovej skúšky. Bočná rozťažnosť sa používa ako miera ťažnosti.
Kapacita rozstupu je maximálna energia dostupná pre dané nastavenie kyvadla. Pre stroje s jedným rozstupom to zodpovedá kapacite stroja.
Vzhľad šmykového lomu je množstvo lomovej plochy vo vzorke, ktorá sa porušila v šmykovom (stabilnom) režime (vyjadrené v percentách).

Základné znaky skúšky nárazom sú: vhodná vzorka (rozoznáva sa niekoľko rôznych typov vzoriek), séria nákov a podpier vzoriek, na ktoré je umiestnená skúšobná vzorka, aby zachytila náraz pohybujúcej sa hmoty, pohybujúca sa hmota s dostatočnou energiou na rozbitie vzorky umiestnenej v jej dráhe a indikačné zariadenie na meranie energie absorbovanej rozbitou vzorkou.

Tieto metódy rázových skúšok sú obzvlášť relevantné pre správanie kovov, keď sú vystavené jednorazovému pôsobeniu sily, ktorá vyvoláva viacosové napätia spojené so zárezom, spolu s vysokými rýchlosťami zaťaženia a v niektorých prípadoch s vysokými alebo nízkymi teplotami. Pri niektorých materiáloch a teplotách sa zistilo, že výsledky rázových skúšok na vzorkách so zárezom, keď sú korelované s prevádzkovými skúsenosťami, presne predpovedajú pravdepodobnosť krehkého lomu.

Vzorky by sa mali odobrať z materiálu podľa príslušnej špecifikácie. Vzorky zobrazené na obrázkoch uvedených v norme sú najčastejšie používané a vo všeobecnosti uspokojivé. Sú vhodné najmä pre železné kovy, okrem liatiny.

Vzorky Charpyho sú označené ako zárez v tvare „V“ a zárez v tvare „U“. Vzorka s kľúčovým zárezom je podobná zárezu v tvare „U“, s výnimkou, že šírka zárezu je 1,6 mm alebo menej. Vzorky všeobecne vhodné pre materiály práškovej metalurgie sú znázornené na obrázkoch. Vzorky na skúšku rázom práškovej metalurgie by sa mali vyrábať v súlade s normou ASTM B925. Výsledky rázových skúšok pre tieto materiály sú ovplyvnené orientáciou vzorky. Preto, pokiaľ nie je uvedené inak, vzorka by mala byť v stroji umiestnená tak, aby kyvadlo narážalo na povrch rovnobežný so smerom kompresie. Výsledky rázových skúšok pre materiály práškovej metalurgie sa uvádzajú ako energia absorbovaná bez zárezu.

Skúška nárazom vrúbkovanou tyčou je metóda používaná na meranie toho, koľko energie dokáže materiál absorbovať pri náhlom údere pred lomom. Často sa používa na určenie húževnatosti kovov, najmä pri náraze alebo rázovom zaťažení. Táto skúška je obzvlášť dôležitá pri hodnotení správania materiálov pri vysokom namáhaní, ako sú zrážky alebo výbuchy. Táto skúška zahŕňa úder kladivom alebo kyvadlom do vrúbkovanej kovovej tyče (vzorky). Zárez je vopred vyrezaná drážka v tyči, ktorá vytvára slabé miesto, kde je najpravdepodobnejšie, že dôjde k lomu. Skúška meria energiu absorbovanú materiálom počas lomu. Hlavnými cieľmi skúšky sú:

Na posúdenie krehkosti alebo tvárnosti materiálu.
Na určenie správania sa materiálu pri dynamickom alebo náhlom zaťažení (napr. zrážky, pády, výbuchy).
Nájsť teplotu prechodu z tvárnosti do krehkosti pre kovy, najmä ocele.

V týchto testoch sa bežne používajú nasledujúce dve metódy:

Charpyho skúška rázom: Vzorka je podopretá vodorovne a kladivo udrie na opačnú stranu zárezu.
Izodova skúška rázom: Vzorka sa stlačí vertikálne a kladivo udrie na rovnakú stranu zárezu.

Tieto testy sa považujú za dôležité z nasledujúcich dôvodov:

Zaisťuje bezpečnosť materiálov v kritických konštrukciách (mosty, lode, potrubia).
Pomáha predchádzať katastrofálnym poruchám v dôsledku nárazu alebo nízkych teplôt.
Pomáha s výberom materiálu a kontrolou kvality.

Naša organizácia, ktorá už roky podporuje podniky vo všetkých sektoroch prostredníctvom širokej škály testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich aktivít, má silný tím zamestnancov, ktorí pozorne sledujú globálny vývoj vo vede a technike a neustále sa zlepšujú. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade so štandardnými skúšobnými metódami ASTM E23 pre rázové skúšky kovových materiálov vrubovou tyčou.