ما هو Charpy؟
اختبار تأثير شاربي هو اختبار ديناميكي يتم فيه قياس الطاقة الممتصة أثناء كسر عينة على شكل حرف V أو حرف U بواسطة مطرقة بندول. إنه يُظهر صلابة المادة تحت التحميل المفاجئ وسلوكها الانتقالي من الهش إلى المطيل.
الغرض من Charpy
والغرض من ذلك هو التحديد العددي لمقاومة المادة لأحمال الصدمات وتقييم خطر الكسر الهش، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة.
على أي منتجات يُطبَّق Charpy؟
- الفولاذ الهيكلي
- الوصلات الملحومة والمنطقة المتضررة بالحرارة
- مواد أوعية الضغط
- فولاذ خطوط الأنابيب
- المسبوكات والمطروقات
في أي قطاعات يُستخدم Charpy؟
المواصفات المتعلقة بـ Charpy
- ISO 148-1
- أستم E23
- EN 10045
شروط Charpy
- المقطع العرضي للعينة
- 10 مم × 10 مم (قياسي)؛ يتم تطبيق التصحيح على العينات ذات الحجم الفرعي
- نوع الشق
- فتحة على شكل حرف V (عمق 2 مم، 45 درجة) أو فتحة على شكل حرف U
- درجة حرارة الاختبار
- درجة حرارة الغرفة أو درجة حرارة منخفضة وفقًا للمواصفات (على سبيل المثال -20 درجة مئوية، -40 درجة مئوية)
- مدى الدعم
- 40 ملم
جهاز Charpy
- آلة اختبار تأثير البندول (شاربي)
- آلة التطرق إلى الشق
- حمام بدرجة حرارة منخفضة
- نظام قياس درجة الحرارة
متطلبات العينة لـ Charpy
- العينة القياسية 10 × 10 × 55 ملم
- عموما ثلاث عينات لكل مجموعة
- يتم تحديد اتجاه وموقع الشق وفقًا للمواصفات
- بالنسبة لعينات اللحام، يجب تحديد موقع الشق (معدن اللحام، HAZ) بالإضافة إلى ذلك
مدة Charpy
يستغرق الاختبار نفسه بضع دقائق لكل عينة. إذا كانت هناك حاجة إلى درجة حرارة منخفضة، يتم إضافة وقت التكييف؛ الإجمالي النموذجي للمجموعة هو نصف يوم عمل.
إجراء Charpy
- 1يتم إعداد العينات بالحجم والدرجة المحددة في المعيار.
- 2إذا لزم الأمر، يتم تكييف العينات في درجة حرارة الاختبار.
- 3يتم وضع العينة على الدعامات بحيث يكون الشق على الوجه المقابل لتأثير المطرقة.
- 4يتم تحرير البندول وقراءة الطاقة الممتصة.
- 5يتم فحص سطح الكسر. يتم تسجيل نسبة اللدونة / الهشاشة والتوسع الجانبي.
معايير قبول Charpy
يتم تحديد معيار القبول في معيار المادة أو المنتج؛ يتم تعريفها بشكل عام على أنها الحد الأدنى لمتوسط الطاقة عند درجة حرارة محددة، مع حد أدنى لعينة واحدة.
تقييم النتائج
يتم تقييم المتوسط المحدد والقيم الفردية معًا. يعطي مظهر سطح الكسر والتمدد الجانبي معلومات إضافية حول التحول من الهش إلى اللدن.
تقرير Charpy
- المعيار التطبيقي والمراجعة
- حجم العينة ونوع الشق والموقع
- درجة حرارة الاختبار
- الطاقة الممتصة لكل عينة والمعدل المحدد
- تقييم سطح الكسر
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- أوعية الضغط ومعايير منتجات الصلب الهيكلي
- متطلبات تأهيل إجراءات اللحام
Mekanik Testler — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار Charpy؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تقيس الاختبارات الميكانيكية كيفية تصرف مادة أو قطعة تحت القوة. وتمتد العائلة من الحمل الساكن (الشد والانضغاط والانحناء) إلى السلوك المرتبط بالزمن (الإجهاد والزحف)، ومن الصلادة والتآكل إلى متانة الكسر.
القاسم المشترك بين هذه الاختبارات هو أن النتيجة تُبلَّغ كخاصية للمادة. فمقاومة الخضوع أو الصلادة ليست قرار مطابقة؛ بل بيانات رقمية سيقارن بها التصميم ومعيار المنتج. لذا تكون تقارير الاختبار الميكانيكي عادة مدخلًا لقرار هندسي لا لاعتماد منتج — اختيار المادة، معامل الأمان، تقدير العمر.
التمييز بين السلوك الساكن والديناميكي هو مفتاح فهم هذا الميدان. فقد تبدو قطعة غير مجهدة تمامًا تحت حمل ساكن لكنها تنكسر تحت حمل متكرر؛ ويحدث كسر الإجهاد عند إجهادات أقل بكثير من مقاومة الخضوع ودون سابق إنذار. لذا لا يكفي اختبار الشد وحده كدليل للقطع الدوارة أو المهتزة أو الخاضعة لحمل دوري.
تحدد ظروف الاختبار النتيجة، وهذا أمر حاسم لوضوح التقرير: هندسة العينة وسرعة التحميل ودرجة الحرارة والتكييف وترتيب القبض. وتعطي المادة نفسها قيمًا مختلفة في ظروف مختلفة. وفي اللدائن يكون تأثير السرعة واضحًا جدًا، وفي المعادن تأثير درجة الحرارة؛ أما في المركبات فيغيّر اتجاه العينة النتيجة تمامًا.
الصلادة هي القياس الأكثر إساءة استخدام في هذا الميدان. ونظرًا لكونها سريعة وشبه غير متلفة ورخيصة، تُستخدم غالبًا بدلًا من المقاومة. وتوجد جداول تحويل من الصلادة إلى المقاومة لكنها تقريبية وتعتمد على فئة المادة؛ واستخدامها كدليل وحيد في قبول المواد خطأ.
يتطلب جانب ميكانيكا الكسر كفاءة خاصة. وتتيح قياسات متانة الكسر ومعدل نمو تشقق الإجهاد حساب المدة التي ستصمد فيها بنية متشققة؛ وهي أساس تصميم تحمل الضرر في مجالات مثل معدات الضغط وهياكل الطائرات وخطوط الأنابيب.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الساكنة
الشد والانضغاط والانحناء والقص والالتواء. وتُستخرج مقاومة الخضوع ومقاومة الشد والاستطالة ومعامل المرونة.
اختبارات الصدم
صدم شاربي وإيزود المُشقوق؛ ويُحدَّد سلوك انتقال المادة من الهش إلى المطاوع بحسب درجة الحرارة.
صلابة
برينل وفيكرز وروكويل وشور والصلادة الدقيقة. وهي مفيدة لعمق المعالجة السطحية والاختلافات المحلية في المقاومة.
الإجهاد (كلال)
إجهاد محوري مضبوط بالقوة والانفعال، إجهاد الانحناء؛ منحنيات S-N وحد التحمل.
الزحف واسترخاء الإجهاد
السلوك تحت الحمل طويل الأمد عند درجة حرارة عالية؛ وهو حاسم في مواد الغلايات والتوربينات ومعدات الضغط.
ميكانيكا الكسر
متانة الكسر بالانفعال المستوي والتكامل J وCTOD ومعدل نمو تشقق الإجهاد.
التآكل والاحتكاك
تآكل تابر والأسطوانة الدوارة، وقياسات معامل الاحتكاك.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- حساب المقاومة من الصلادة تقريبي؛ ولا يمكن استخدامه كدليل وحيد في قبول المواد.
- لا تُثبت المقاومة الساكنة الكافية مقاومة الإجهاد؛ وتتطلب القطعة الخاضعة لحمل دوري اختبارًا منفصلًا.
- إذا لم يُذكر معدل الاختبار ودرجة الحرارة، فلا يمكن مقارنة النتيجة — خصوصًا في البوليمرات والمواد المركبة.
- قد لا تعطي عينة الاختبار والجزء الفعلي القيمة نفسها؛ فاتجاه القولبة وخطوط اللحام والاختلافات في المعالجة السطحية كلها لها تأثير.
- قيمة المقاومة المذكورة لمادة مركبة دون تحديد اتجاه العينة لا معنى لها.
- تقيس نظيرتا ASTM وISO الكمية نفسها لكنهما تستخدمان هندسة عينة مختلفة؛ ولا تُعامل النتائج على أنها متكافئة تمامًا.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم واختيار المواد
- فحص المواد الواردة واعتماد المورد
- تلبية المتطلبات الميكانيكية لمعيار المنتج
- تحليل الأعطال والتنبؤ بالعمر وحساب تحمل الضرر
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول Charpy
ما هو الفرق بين شاربي وإيزود؟
كلاهما اختبارات تأثير البندول. في شاربي، تكون العينة أفقية ومدعومة عند نقطتين، مع تأثير الضربة في الجهة المقابلة للشق؛ في إيزود، يتم تثبيت العينة عموديًا على شكل ناتئ ويتم تطبيق التأثير على جانب الشق. لا يمكن تحويل النتائج بين الاثنين.
كم عدد العينات المطلوبة؟
مطلوب بشكل عام مجموعة من ثلاث عينات لكل درجة حرارة. إذا كان سيتم إنتاج منحنى درجة الحرارة الانتقالية، يلزم ضبط درجات حرارة متعددة.