Charpy | EUROLAB

Что такое Charpy?

Испытание на удар по Шарпи — это динамическое испытание, при котором измеряется энергия, поглощаемая при разрушении образца с V- или U-образным надрезом маятниковым молотком. Он показывает прочность материала при внезапной нагрузке и его поведение при переходе от хрупкого к пластичному состоянию.

Charpy: цель

Целью является численное определение стойкости материала к ударным нагрузкам и оценка риска хрупкого разрушения, особенно при низких температурах.

К каким изделиям применяется Charpy?

Конструкционные стали
Сварные соединения и зона термического влияния
Материалы для сосудов под давлением
Трубопроводные стали
Отливки и поковки

В каких отраслях применяется Charpy?

МеталлСтальСтроительствоНефть и ГазМорская отрасль

Стандарты, связанные с Charpy

ISO 148-1
АСТМ Е23
EN 10045

Charpy: условия

Поперечное сечение образца: 10 мм × 10 мм (стандарт); поправка применяется для образцов меньшего размера
Тип выреза: V-образный паз (глубина 2 мм, 45°) или U-образный паз
Температура испытания: Комнатная температура или низкая температура согласно спецификации (например, −20 °C, −40 °C)
Поддержка диапазона: 40 мм

Оборудование для Charpy

Маятниковая машина для ударных испытаний (Шарпи)
Вырубно-прошивной станок
Низкотемпературная ванна
Система измерения температуры

Требования к образцам для Charpy

Стандартный образец 10×10×55 мм
Обычно три экземпляра в наборе
Ориентация и расположение выреза определяются согласно спецификации.
Для сварных образцов необходимо дополнительно указать место надреза (металл шва, ЗТВ).

Charpy: продолжительность

Само испытание занимает несколько минут на каждый образец. Если требуется низкая температура, добавляется время выдержки; типичная сумма набора составляет половину рабочего дня.

Charpy: порядок проведения

1Образцы готовятся по размеру и надрезу, указанным в стандарте.
2При необходимости образцы выдерживают при температуре испытания.
3Образец укладывают на опоры так, чтобы надрез находился на стороне, противоположной удару молотка.
4Маятник отпускают и считывают поглощенную энергию.
5Осматривается поверхность излома; регистрируются соотношение пластичности и хрупкости и боковое расширение.

Charpy: критерии приёмки

Критерий приемки указан в стандарте на материал или продукцию; обычно она определяется как минимальная средняя энергия при определенной температуре с нижним пределом для одного образца.

Оценка результатов

Установленное среднее и отдельные значения оцениваются вместе. Внешний вид поверхности излома и боковое расширение дают дополнительную информацию о хрупком переходе в пластичное состояние.

Charpy: протокол

Применяемый стандарт и редакция
Размер образца, тип и расположение надреза
Температура испытания
Поглощенная энергия для каждого образца и установленное среднее значение
Оценка поверхности излома

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

Стандарты на изделия из сосудов под давлением и конструкционной стали
Квалификационные требования к сварочным процедурам

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Charpy; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.

Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.

Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.

Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.

Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.

Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.

Группы методов в этой области

Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.

Часто путаемое в этой области

Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и выбор материала
Входной контроль материалов и одобрение поставщика
Выполнение механических требований стандарта на продукцию
Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Charpy: частые вопросы

В чем разница между Шарпи и Изодом?

Оба испытания являются ударными маятниковыми испытаниями. В методе Шарпи образец расположен горизонтально и поддерживается в двух точках, при этом удар приходится на противоположной стороне надреза; в Изоде образец зажимается вертикально как консоль и удар оказывается со стороны надреза. Результаты не могут быть преобразованы между ними.

Сколько образцов необходимо?

Обычно требуется набор из трех образцов на каждую температуру. Если необходимо построить кривую переходной температуры, необходимы наборы для нескольких температур.