ضربه شارپی چیست؟
در آزمایش چارپی، یک نمونه بریده بریده به صورت افقی روی دو تکیه گاه قرار می گیرد و با یک چکش آونگی از صورت روبروی شکاف برخورد می شود. انرژی از دست رفته توسط آونگ انرژی جذب شده در شکستن نمونه است که بر حسب ژول خوانده می شود. نمونه افقی است و در هر دو انتها پشتیبانی می شود — این چیزی است که آن را از تست Izod متمایز می کند.
هدف ضربه شارپی
هدف ارزیابی رفتار شکست و شکل پذیری مواد تحت بارگذاری ناگهانی است. هنگامی که در دماهای مختلف تکرار می شود، محدوده دمایی که در آن ماده به رفتار شکننده تبدیل می شود، تعیین می شود. این اطلاعات تعیین کننده برای فولادهای در نظر گرفته شده برای آب و هوای سرد است.
ضربه شارپی بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- فولادهای سازه ای و فولادهای مخازن تحت فشار
- نمونه های جوش و مناطق متاثر از حرارت
- فولادهای خط لوله
- ریخته گری و آهنگری
- اجزای ساختاری که در دمای پایین کار می کنند
ضربه شارپی در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با ضربه شارپی
- ISO 148-1 (مواد فلزی — تست ضربه آونگ چارپی)
- ASTM E23 (تست ضربه میله بریدگی مواد فلزی)
- EN 10045 (جایگزین شده توسط ISO 148-1؛ هنوز در مشخصات قدیمی تر ارجاع شده است)
- ISO 179-1 (تاثیر چارپی برای پلاستیک ها)
شرایط ضربه شارپی
- نمونه
- نوار مقطع استاندارد؛ دارای بریدگی V یا U
- نوع ناچ
- ذکر شده در مشخصات؛ بریدگی V برای مواد فلزی رایج است
- دمای تست
- از مشخصات؛ در صورت نیاز به دمای پایین، نمونه شرطی می شود
- مقادیر اندازه گیری شده
- انرژی جذب شده (J)، انبساط جانبی، درصد شکستگی انعطاف پذیر در سطح شکست
تجهیزات ضربه شارپی
- دستگاه ضربه پاندول چارپی با چکش مدرج
- دستگاه بریدگی نمونه و پروژکتور بریدگی
- حمام تهویه مطبوع و دماسنج با دمای پایین
- انبر انتقال نمونه (کاهش افت دما)
- تنظیم معاینه سطح شکستگی
الزامات نمونه برای ضربه شارپی
- نمونه باید در ابعاد استاندارد ماشین کاری شود و هندسه شکاف بررسی شود.
- محل نمونه برداری و جهت گیری (طولی / عرضی) بر اساس استاندارد مواد انتخاب می شود.
- مجموعه های سه نمونه معمولاً آزمایش می شوند.
- در آزمایش دمای پایین، نمونه باید در مدت زمان تعیین شده پس از انتقال شکسته شود.
- برای نمونه های جوش داده شده باید محل بریدگی (جوش، HAZ، فلز پایه) ذکر شود.
مدت ضربه شارپی
یک استراحت چند ثانیه طول می کشد. مدت زمان کل بستگی به ماشینکاری نمونه، بریدگی و تهویه دمای پایین دارد. اگر منحنی گذار مورد نیاز باشد، مجموعه ها در دماهای زیادی آزمایش می شوند.
روش اجرای ضربه شارپی
- 1نمونه ها در ابعاد استاندارد و بریدگی ماشین کاری می شوند.
- 2هندسه شکاف بررسی می شود.
- 3در صورت نیاز به دمای آزمایش، نمونه شرطی می شود.
- 4نمونه بر روی تکیه گاه ها قرار می گیرد به طوری که شکاف آن به سمت ضربه گیر است.
- 5آونگ آزاد می شود و نمونه شکسته می شود.
- 6انرژی جذب شده خوانده می شود. انبساط جانبی و سطح شکستگی ارزیابی می شود.
- 7میانگین تنظیم شده و مقادیر فردی گزارش شده است.
معیارهای پذیرش ضربه شارپی
استاندارد روش نحوه انجام آزمایش را مشخص می کند، نه اینکه چه نتیجه ای باید داشته باشد. محدودیت پذیرش از استاندارد مواد، مشخصات محصول یا نقشه فنی مشتری ناشی می شود. بنابراین این صفحه محدودیت عددی ندارد.
ارزیابی نتایج
ارزیابی معمولاً بر اساس میانگین تعیین شده و حد پایینی تک نمونه است. هر دو در استاندارد مواد تعریف شده اند. نسبت شکل پذیر به شکننده در سطح شکست و انبساط جانبی اطلاعات اضافی حمایت از ارزش انرژی است.
گزارش ضربه شارپی
- شناسایی نمونه، نوع ماده و شماره ریختگی/بچ، در صورت وجود
- هندسه، ابعاد و روش تهیه نمونه
- شرایط استاندارد و آزمون اعمال می شود
- دمای آزمایش و شرایط محیطی
- مقادیر اندازه گیری شده و مقادیر محاسبه شده
- عکس‌های سطح شکستگی یا فرورفتگی (در صورت لزوم)
- عدم قطعیت اندازه گیری (در صورت درخواست)
- بیانیه ای مبنی بر اینکه نتیجه فقط برای نمونه ارسال شده برای آزمایش اعمال می شود
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- EN 10204 (اسناد بازرسی برای محصولات فلزی)
- اتحادیه اروپا 305/2011 مقررات محصولات ساختمانی (برای محصولات مورد استفاده در ساخت و ساز)
- استانداردهای هماهنگ با توجه به خانواده محصول اعمال می شود
Mekanik Testler — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون ضربه شارپی به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های مکانیکی رفتار یک ماده یا قطعه را تحت نیرو اندازه‌گیری می‌کنند. این خانواده از بارگذاری استاتیک (کشش، فشار، خمش) تا رفتار وابسته به زمان (خستگی، خزش)، و از سختی و سایش تا چقرمگی شکست گسترده است.
وجه اشتراک این آزمون‌ها این است که نتیجه به‌عنوان ویژگی ماده گزارش می‌شود. مقاومت تسلیم یا سختی تصمیم انطباق نیست؛ بلکه داده عددی است که طراحی و استاندارد محصول با آن مقایسه خواهد شد. بنابراین گزارش‌های آزمون مکانیکی معمولاً ورودی یک تصمیم مهندسی هستند نه تأیید محصول — انتخاب ماده، ضریب ایمنی، پیش‌بینی عمر.
تمایز میان رفتار استاتیک و دینامیک کلید فهم این حوزه است. قطعه‌ای ممکن است تحت بار استاتیک کاملاً بدون تنش به نظر برسد اما تحت بار تکراری بشکند؛ شکست خستگی در تنش‌های بسیار پایین‌تر از مقاومت تسلیم رخ می‌دهد و هشداری نمی‌دهد. بنابراین برای قطعات چرخان، لرزان یا تحت بار چرخه‌ای، آزمون کشش به‌تنهایی شاهد کافی نیست.
شرایط آزمون نتیجه را تعیین می‌کند و این برای خوانایی گزارش حیاتی است: هندسه نمونه، سرعت بارگذاری، دما، شرطی‌سازی و آرایش گیره. همان ماده در شرایط مختلف مقادیر متفاوتی می‌دهد. در پلاستیک‌ها اثر سرعت بسیار مشهود است، در فلزات اثر دما؛ در کامپوزیت‌ها جهت‌گیری نمونه نتیجه را کاملاً تغییر می‌دهد.
سختی پراشتباه‌ترین اندازه‌گیری در این حوزه است. چون سریع، نزدیک به غیرمخرب و ارزان است، اغلب به‌جای مقاومت استفاده می‌شود. جداول تبدیل سختی به مقاومت وجود دارد اما تقریبی‌اند و به گروه ماده بستگی دارند؛ استفاده از آنها به‌عنوان تنها شاهد در پذیرش ماده نادرست است.
سمت مکانیک شکست به صلاحیت خاصی نیاز دارد. اندازه‌گیری‌های چقرمگی شکست و نرخ رشد ترک خستگی امکان محاسبه اینکه یک سازه ترک‌خورده چه مدت دوام می‌آورد را فراهم می‌کنند؛ اینها اساس طراحی تحمل آسیب در حوزه‌هایی مانند تجهیزات تحت فشار، سازه هواپیما و خط لوله هستند.
گروه‌های روش در این حوزه
آزمون‌های استاتیک
کشش، فشار، خمش، برش و پیچش. مقاومت تسلیم و کشش، ازدیاد طول و مدول الاستیسیته به دست می‌آید.
آزمون‌های ضربه
ضربه شارپی و ایزود شیاردار؛ رفتار انتقال ترد به نرم ماده بر اساس دما تعیین می‌شود.
سختی
برینل، ویکرز، راکول، شور و ریزسختی. برای عمق فرآوری سطحی و تفاوت‌های محلی مقاومت ارزشمند است.
خستگی
خستگی محوری کنترل‌شده با نیرو و کرنش، خستگی خمشی؛ منحنی‌های S-N و حد دوام.
خزش و کاهش تنش
رفتار تحت بار طولانی‌مدت در دمای بالا؛ در مواد دیگ بخار، توربین و تجهیزات تحت فشار تعیین‌کننده است.
مکانیک شکست
چقرمگی شکست کرنش صفحه‌ای، انتگرال J، CTOD و نرخ رشد ترک خستگی.
سایش و اصطکاک
سایش تیبر و استوانه دوار، اندازه‌گیری‌های ضریب اصطکاک.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- محاسبه مقاومت از سختی تقریبی است؛ نمی‌توان آن را به‌عنوان تنها شاهد در پذیرش ماده استفاده کرد.
- استحکام استاتیک کافی مقاومت خستگی را نشان نمی‌دهد؛ قطعه تحت بار چرخه‌ای به آزمون جداگانه نیاز دارد.
- اگر سرعت آزمون و دما گزارش نشوند، نتیجه قابل مقایسه نیست — به‌ویژه در پلیمرها و کامپوزیت‌ها.
- نمونه آزمون و قطعه واقعی ممکن است مقدار یکسانی ندهند؛ جهت قالب‌گیری، خطوط جوش و تفاوت در عملیات سطحی همگی تأثیرگذارند.
- مقدار استحکام ذکرشده برای یک کامپوزیت بدون بیان جهت نمونه بی‌معناست.
- معادل‌های ASTM و ISO یک کمیت را اندازه می‌گیرند اما هندسه نمونه متفاوتی دارند؛ نتایج معادل مستقیم یکدیگر در نظر گرفته نمی‌شوند.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- راستی‌آزمایی طراحی و انتخاب ماده
- کنترل مواد ورودی و تأیید تأمین‌کننده
- برآورده‌سازی الزامات مکانیکی استاندارد محصول
- تحلیل خرابی، پیش‌بینی عمر و محاسبه تحمل آسیب
- راستی‌آزمایی فرآیندهای عملیات حرارتی و سطحی
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره ضربه شارپی
چارپی چه تفاوتی با ایزد دارد؟
در چارپی، نمونه افقی است و در دو انتها نگه داشته می شود و ضربه از صورت روبروی شکاف می آید. در ایزد، نمونه به صورت عمودی، در یک انتها گیره شده و ضربه در سمت ناچ اعمال می شود. نتایج را نمی توان بین این دو تبدیل کرد.
چرا در دمای پایین انجام می شود؟
بسیاری از فولادها با کاهش دما از شکل پذیری به شکننده تبدیل می شوند. این مشخصات مستلزم برآوردن یک مقدار انرژی خاص در کمترین دمایی است که محصول در آن استفاده می شود. آزمایش در آن دما انجام می شود.