Charpy Darbe | EUROLAB

Was ist Charpy-Schlagversuch?

Beim Charpy-Test wird eine gekerbte Probe horizontal auf zwei Stützen gelegt und mit einem Pendelhammer von der der Kerbe gegenüberliegenden Seite aus geschlagen. Die vom Pendel verlorene Energie ist die beim Bruch der Probe absorbierte Energie, gemessen in Joule. Die Probe ist horizontal und an beiden Enden abgestützt — das unterscheidet sie vom Izod-Test.

Zweck von Charpy-Schlagversuch

Der Zweck besteht darin, das Bruchverhalten und die Duktilität des Materials unter plötzlicher Belastung zu beurteilen. Bei Wiederholung bei unterschiedlichen Temperaturen wird der Temperaturbereich bestimmt, in dem das Material in sprödes Verhalten übergeht; Dies sind entscheidende Informationen für Stähle, die für kalte Klimazonen bestimmt sind.

Bei welchen Produkten wird Charpy-Schlagversuch angewendet?

Baustähle und Druckbehälterstähle
Schweiß- und Wärmeeinflusszonenproben
Pipeline-Stähle
Guss- und Schmiedeteile
Strukturkomponenten, die bei niedrigen Temperaturen betrieben werden

In welchen Branchen wird Charpy-Schlagversuch eingesetzt?

MetallAutomobilLuft- und RaumfahrtBauwesenMaschinenbauEnergieSeeschifffahrt

Normen zu Charpy-Schlagversuch

ISO 148-1 (Metallische Werkstoffe — Pendelschlagversuch nach Charpy)
ASTM E23 (Kerbschlagprüfung metallischer Werkstoffe)
EN 10045 (ersetzt durch ISO 148-1; in älteren Spezifikationen wird immer noch darauf verwiesen)
ISO 179-1 (Charpy-Schlagzähigkeit für Kunststoffe)

Prüfbedingungen für Charpy-Schlagversuch

Probe: Stab mit Standardquerschnitt; V- oder U-gekerbt
Kerbtyp: In der Spezifikation angegeben; V-förmige Kerben sind bei metallischen Werkstoffen üblich
Testtemperatur: Aus der Spezifikation; Wenn eine niedrige Temperatur erforderlich ist, wird die Probe konditioniert
Gemessene Mengen: Absorbierte Energie (J), seitliche Ausdehnung, prozentualer duktiler Bruch an der Bruchfläche

Prüfgerät für Charpy-Schlagversuch

Charpy-Pendelschlagmaschine mit kalibriertem Hammer
Probenausklinkmaschine und Kerbprüfprojektor
Konditionierungsbad und Thermometer mit niedriger Temperatur
Probentransferzange (begrenzt den Temperaturverlust)
Aufbau der Bruchoberflächenuntersuchung

Probenanforderungen für Charpy-Schlagversuch

Die Probe muss auf Standardmaße bearbeitet und die Kerbgeometrie überprüft werden.
Der Ort und die Ausrichtung der Probenahme (längs/quer) werden gemäß der Materialnorm ausgewählt.
Normalerweise werden Sätze von drei Proben getestet.
Beim Tieftemperaturtest muss die Probe innerhalb der definierten Zeit nach der Übergabe gebrochen werden.
Bei geschweißten Proben muss die Kerbstelle (Schweißnaht, WEZ, Grundwerkstoff) angegeben werden.

Dauer von Charpy-Schlagversuch

Eine einzelne Pause dauert Sekunden. Die Gesamtdauer hängt von der Probenbearbeitung, dem Kerben und der Konditionierung bei niedriger Temperatur ab; Wenn eine Übergangskurve erforderlich ist, werden die Sätze bei vielen Temperaturen getestet.

Ablauf von Charpy-Schlagversuch

1Die Proben werden auf Standardmaße bearbeitet und gekerbt.
2Die Kerbgeometrie wird überprüft.
3Wenn eine Prüftemperatur erforderlich ist, wird die Probe konditioniert.
4Die Probe wird mit der Kerbe vom Schlagbolzen weg auf die Stützen gelegt.
5Das Pendel wird freigegeben und die Probe zerbricht.
6Die aufgenommene Energie wird abgelesen; Die seitliche Ausdehnung und die Bruchfläche werden beurteilt.
7Es werden die eingestellten Durchschnitts- und Einzelwerte gemeldet.

Annahmekriterien für Charpy-Schlagversuch

Der Methodenstandard definiert, wie der Test durchgeführt wird, nicht wie das Ergebnis aussehen soll. Die Akzeptanzgrenze ergibt sich aus der Materialnorm, der Produktspezifikation oder der technischen Zeichnung des Kunden; Auf dieser Seite gibt es daher keine zahlenmäßige Begrenzung.

Auswertung der Ergebnisse

Die Beurteilung erfolgt in der Regel anhand des festgelegten Durchschnitts und einer Einzelproben-Untergrenze; beides ist in der Materialnorm definiert. Das Verhältnis von Duktilität zu Sprödigkeit an der Bruchfläche und die seitliche Ausdehnung sind zusätzliche Informationen zur Unterstützung des Energiewertes.

Prüfbericht zu Charpy-Schlagversuch

Probenidentifikation, Materialtyp und ggf. Guss-/Chargennummer
Probengeometrie, Abmessungen und Vorbereitungsmethode
Es gelten Standard- und Testbedingungen
Temperatur und Umgebungsbedingungen prüfen
Messwerte und berechnete Größen
Fotos von Bruchflächen oder Vertiefungen (falls zutreffend)
Messunsicherheit (falls gewünscht)
Eine Aussage, dass das Ergebnis nur für die zum Test eingereichte Probe gilt

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Mekanik Testler — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Charpy-Schlagversuch gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Mechanische Prüfungen messen, wie sich ein Werkstoff oder ein Bauteil unter Krafteinwirkung verhält. Die Familie reicht von statischer Belastung (Zug, Druck, Biegung) über zeitabhängiges Verhalten (Ermüdung, Kriechen) bis zu Härte und Verschleiß sowie Bruchzähigkeit.

Das gemeinsame Merkmal dieser Prüfungen ist, dass das Ergebnis als WERKSTOFFEIGENSCHAFT ausgewiesen wird. Streckgrenze oder Härte sind keine Konformitätsentscheidung; sie sind Zahlenwerte, mit denen Konstruktion und Produktnorm verglichen werden. Mechanische Prüfberichte sind daher meist Eingangsgröße für eine technische Entscheidung und nicht für eine Produktzulassung — Werkstoffauswahl, Sicherheitsfaktor, Lebensdauervorhersage.

Die Unterscheidung zwischen statischem und dynamischem Verhalten ist der Schlüssel zum Verständnis des Bereichs. Ein Bauteil kann unter statischer Last völlig unbelastet erscheinen und dennoch unter wiederholter Belastung brechen; der Ermüdungsbruch tritt bei Spannungen weit unter der Streckgrenze auf und gibt keine Vorwarnung. Bei rotierenden, schwingenden oder zyklisch belasteten Bauteilen ist eine Zugprüfung allein daher kein ausreichender Nachweis.

Die Prüfbedingungen bestimmen das Ergebnis, und dies ist entscheidend für die Lesbarkeit des Berichts: Probengeometrie, Belastungsgeschwindigkeit, Temperatur, Konditionierung und Einspannanordnung. Derselbe Werkstoff liefert unter unterschiedlichen Bedingungen unterschiedliche Werte. Bei Kunststoffen ist der Geschwindigkeitseffekt sehr ausgeprägt, bei Metallen der Temperatureffekt; bei Verbundwerkstoffen verändert die Probenausrichtung das Ergebnis vollständig.

Härte ist die am häufigsten missbrauchte Messgröße in diesem Bereich. Da sie schnell, nahezu zerstörungsfrei und kostengünstig ist, wird sie oft anstelle der Festigkeit verwendet. Umrechnungstabellen von Härte zu Festigkeit existieren, sind aber NÄHERUNGSWEISE und hängen von der Werkstoffgruppe ab; sie als einziges Beweismittel bei der Werkstoffabnahme zu verwenden, ist falsch.

Der Bereich der Bruchmechanik erfordert eine besondere Kompetenz. Messungen der Bruchzähigkeit und der Ermüdungsrisswachstumsrate ermöglichen es zu berechnen, wie lange eine rissbehaftete Struktur hält; sie sind die Grundlage schadenstoleranter Auslegung in Bereichen wie Druckgeräten, Flugzeugstrukturen und Rohrleitungen.

Methodengruppen in diesem Bereich

Statische Prüfungen
Zug, Druck, Biegung, Scherung und Torsion. Streckgrenze und Zugfestigkeit, Dehnung und Elastizitätsmodul werden ermittelt.
Kerbschlagprüfungen
Charpy- und Izod-Kerbschlagbiegeversuch; das Sprödbruch-Zäh-Übergangsverhalten des Werkstoffs wird temperaturabhängig ermittelt.
Härte
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore und Mikrohärte. Wertvoll für die Tiefe der Oberflächenbehandlung und lokale Festigkeitsunterschiede.
Ermüdung
Kraft- und dehnungsgesteuerte axiale Ermüdung, Biegeermüdung; Wöhlerkurven (S-N) und Dauerfestigkeitsgrenze.
Kriechen und Spannungsrelaxation
Verhalten unter Langzeitbelastung bei hoher Temperatur; entscheidend für Werkstoffe von Kesseln, Turbinen und Druckgeräten.
Bruchmechanik
Ebene-Dehnung-Bruchzähigkeit, J-Integral, CTOD und Ermüdungsrisswachstumsrate.
Verschleiß und Reibung
Taber- und Drehtrommel-Abrasion, Reibungskoeffizientenmessungen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Die Berechnung der Festigkeit aus der Härte ist näherungsweise; sie kann nicht als alleiniger Nachweis bei der Werkstoffabnahme verwendet werden.
Ausreichende statische Festigkeit belegt nicht die Ermüdungsfestigkeit; ein zyklisch belastetes Bauteil erfordert eine gesonderte Prüfung.
Wird die Prüfgeschwindigkeit und -temperatur nicht angegeben, ist das Ergebnis nicht vergleichbar — insbesondere bei Polymeren und Verbundwerkstoffen.
Ein Prüfkörper und das tatsächliche Bauteil liefern möglicherweise nicht denselben Wert; Formfließrichtung, Bindenähte und Unterschiede in der Oberflächenbehandlung wirken sich alle aus.
Ein für einen Verbundwerkstoff angegebener Festigkeitswert ist ohne Angabe der Probenorientierung bedeutungslos.
Die ASTM- und ISO-Gegenstücke messen dieselbe Größe, verwenden aber unterschiedliche Probengeometrien; die Ergebnisse gelten nicht als direkt gleichwertig.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Konstruktionsverifikation und Werkstoffauswahl
Wareneingangskontrolle und Lieferantenfreigabe
Erfüllung der mechanischen Anforderungen der Produktnorm
Fehleranalyse, Lebensdauervorhersage und Schadenstoleranzberechnung
Verifizierung von Wärmebehandlungs- und Oberflächenbehandlungsprozessen

Häufige Fragen zu Charpy-Schlagversuch

Wie unterscheidet sich Charpy von Izod?

Bei Charpy liegt die Probe horizontal und wird an beiden Enden abgestützt, und der Aufprall kommt von der Fläche gegenüber der Kerbe. Bei Izod steht die Probe vertikal, wird an einem Ende eingespannt und der Schlag wird auf der Kerbenseite ausgeübt. Die Ergebnisse können nicht zwischen beiden umgerechnet werden.

Warum wird es bei niedriger Temperatur gemacht?

Viele Stähle gehen mit sinkender Temperatur von duktil zu spröde über. Die Spezifikation erfordert die Einhaltung eines bestimmten Energiewerts bei der niedrigsten Temperatur, bei der das Produkt verwendet wird; Der Test wird bei dieser Temperatur durchgeführt.

Charpy-Schlagversuch