Che cos'è Charpy?
La prova d'urto Charpy è una prova dinamica in cui viene misurata l'energia assorbita mentre un provino con intaglio a V o a U viene fratturato da un martello a pendolo. Mostra la tenacità del materiale sotto carico improvviso e il suo comportamento di transizione da fragile a duttile.
Scopo di Charpy
Lo scopo è determinare numericamente la resistenza del materiale ai carichi d'urto e valutare il rischio di frattura fragile, in particolare alle basse temperature.
A quali prodotti si applica Charpy?
- Acciai strutturali
- Giunti saldati e zona termicamente alterata
- Materiali dei recipienti a pressione
- Acciai per tubazioni
- Fusioni e forgiati
In quali settori si utilizza Charpy?
Norme relative a Charpy
- ISO 148-1
- ASTM E23
- EN10045
Condizioni di Charpy
- Sezione trasversale del campione
- 10 mm × 10 mm (standard); viene applicata una correzione per i campioni di dimensioni inferiori
- Tipo di tacca
- Intaglio a V (profondità 2 mm, 45°) o intaglio a U
- Provare la temperatura
- Temperatura ambiente o una temperatura bassa secondo le specifiche (ad es. −20 °C, −40 °C)
- Durata del supporto
- 40 mm
Apparecchiatura per Charpy
- Macchina per prove di impatto a pendolo (Charpy)
- Macchina per brocciatura di intagli
- Bagno a bassa temperatura
- Sistema di misurazione della temperatura
Requisiti del campione per Charpy
- Campione standard 10 × 10 × 55 mm
- Generalmente tre esemplari per set
- L'orientamento e la posizione della tacca sono determinati in base alle specifiche
- Per i campioni di saldatura deve essere inoltre specificata la posizione dell'intaglio (metallo saldato, HAZ).
Durata di Charpy
Il test stesso richiede alcuni minuti per campione. Se è richiesta una temperatura bassa, viene aggiunto il tempo di condizionamento; il totale tipico per un set è mezza giornata lavorativa.
Procedura di Charpy
- 1I provini vengono preparati secondo le dimensioni e l'intaglio definiti nello standard.
- 2Se necessario, i campioni vengono condizionati alla temperatura di prova.
- 3Il provino viene posizionato sui supporti in modo che l'intaglio si trovi sulla faccia opposta all'impatto del martello.
- 4Il pendolo viene rilasciato e viene letta l'energia assorbita.
- 5Viene esaminata la superficie della frattura; vengono registrati il rapporto duttile/fragile e l'espansione laterale.
Criteri di accettazione di Charpy
Il criterio di accettazione è indicato nella norma del materiale o del prodotto; è generalmente definita come un'energia media minima ad una temperatura specificata, con un limite inferiore per un singolo campione.
Valutazione dei risultati
La media impostata e i singoli valori vengono valutati insieme. L'aspetto della superficie di frattura e l'espansione laterale forniscono ulteriori informazioni sulla transizione da fragile a duttile.
Rapporto di Charpy
- Norma applicata e revisione
- Dimensioni del campione, tipo di tacca e posizione
- Provare la temperatura
- Energia assorbita per ogni campione e media impostata
- Valutazione della superficie di frattura
Accreditamento
EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.
Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Ambito e autorizzazioniRegolamenti correlati
- Norme sui recipienti a pressione e sui prodotti in acciaio strutturale
- Requisiti di qualificazione della procedura di saldatura
Mekanik Testler — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Charpy; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.
Le prove meccaniche misurano come si comporta un materiale o un componente sotto forza. La famiglia va dal carico statico (trazione, compressione, flessione) al comportamento dipendente dal tempo (fatica, scorrimento viscoso), dalla durezza e usura fino alla tenacità a frattura.
Ciò che accomuna queste prove è che il risultato è riportato come una PROPRIETÀ DEL MATERIALE. Il carico di snervamento o la durezza non sono una decisione di conformità; sono dati numerici con cui verranno confrontati il progetto e la norma di prodotto. I rapporti di prova meccanica sono quindi solitamente un input per una decisione ingegneristica piuttosto che per un'approvazione di prodotto — scelta del materiale, coefficiente di sicurezza, previsione della vita.
La distinzione tra comportamento statico e dinamico è la chiave per comprendere il settore. Un componente può apparire del tutto non sollecitato sotto carico statico eppure rompersi sotto carico ripetuto; la rottura a fatica si verifica a tensioni ben inferiori al carico di snervamento e non dà preavviso. Per componenti rotanti, vibranti o soggetti a carico ciclico, una prova di trazione da sola non è quindi una prova sufficiente.
Le condizioni di prova determinano il risultato, ed è fondamentale per la leggibilità del rapporto: geometria del provino, velocità di carico, temperatura, condizionamento e disposizione di serraggio. Lo stesso materiale fornisce valori diversi in condizioni diverse. Nelle materie plastiche l'effetto della velocità è molto marcato, nei metalli l'effetto della temperatura; nei compositi l'orientamento del provino cambia completamente il risultato.
La durezza è la misura più utilizzata in modo scorretto nel settore. Essendo rapida, quasi non distruttiva ed economica, viene spesso usata al posto della resistenza. Esistono tabelle di conversione da durezza a resistenza, ma sono APPROSSIMATIVE e dipendono dal gruppo di materiali; usarle come unica evidenza nell'accettazione del materiale è sbagliato.
Il lato della meccanica della frattura richiede una competenza specifica. Le misurazioni della tenacità a frattura e della velocità di propagazione della cricca da fatica consentono di calcolare quanto durerà una struttura fessurata; sono la base della progettazione tollerante al danno in settori come attrezzature a pressione, strutture aeronautiche e condotte.
Gruppi di metodi in questo ambito
Prove statiche
Trazione, compressione, flessione, taglio e torsione. Si ottengono carico di snervamento e resistenza a trazione, allungamento e modulo di elasticità.
Prove d'urto
Urto con intaglio Charpy e Izod; si determina il comportamento di transizione duttile-fragile del materiale in funzione della temperatura.
Durezza
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore e microdurezza. Prezioso per la profondità del trattamento superficiale e le differenze locali di resistenza.
Fatica
Fatica assiale controllata in forza e deformazione, fatica a flessione; curve S-N e limite di fatica.
Scorrimento viscoso e rilassamento delle tensioni
Comportamento sotto carico a lungo termine ad alta temperatura; determinante per i materiali di caldaie, turbine e attrezzature a pressione.
Meccanica della frattura
Tenacità a frattura in deformazione piana, integrale J, CTOD e velocità di propagazione della cricca da fatica.
Usura e attrito
Abrasione Taber e tamburo rotante, misurazioni del coefficiente di attrito.
Confusioni frequenti in questo ambito
- Calcolare la resistenza dalla durezza è approssimativo; non può essere usato come unica evidenza nell'accettazione del materiale.
- Una resistenza statica adeguata non dimostra la resistenza a fatica; un componente soggetto a carico ciclico richiede una prova separata.
- Se la velocità e la temperatura di prova non sono riportate, il risultato non è confrontabile, in particolare per polimeri e compositi.
- Un provino di prova e il pezzo reale potrebbero non dare lo stesso valore; l'orientamento di stampaggio, le linee di giunzione e le differenze nel trattamento superficiale hanno tutti un effetto.
- Un valore di resistenza fornito per un composito senza indicare l'orientamento del provino è privo di significato.
- Gli equivalenti ASTM e ISO misurano la stessa grandezza ma usano geometrie del provino diverse; i risultati non sono considerati direttamente equivalenti.
Quali decisioni supportano questi risultati
- Verifica della progettazione e selezione dei materiali
- Controllo dei materiali in ingresso e approvazione del fornitore
- Soddisfacimento dei requisiti meccanici della norma di prodotto
- Analisi dei guasti, previsione della vita utile e calcolo della tolleranza al danno
- Verifica dei processi di trattamento termico e superficiale
Test correlati
Domande frequenti su Charpy
Qual è la differenza tra Charpy e Izod?
Entrambi sono test di impatto con pendolo. Nel Charpy l'esemplare è orizzontale e appoggiato in due punti, con l'impatto che colpisce di fronte all'incisura; a Izod il provino viene bloccato verticalmente come un cantilever e l'impatto viene applicato sul lato dell'intaglio. I risultati non possono essere convertiti tra i due.
Quanti campioni sono necessari?
Generalmente è necessario un set di tre campioni per temperatura. Se si deve produrre una curva della temperatura di transizione, sono necessari set a diverse temperature.