Charpy Darbe | EUROLAB

Что такое Ударная вязкость по Шарпи?

При испытании по Шарпи образец с надрезом кладут горизонтально на две опоры и наносят удары маятниковым молотком со стороны, противоположной надрезу. Энергия, теряемая маятником, — это энергия, поглощенная при разрушении образца, выраженная в джоулях. Образец расположен горизонтально и поддерживается с обоих концов, что отличает его от испытания Изода.

Ударная вязкость по Шарпи: цель

Цель состоит в том, чтобы оценить поведение материала при разрушении и пластичность при внезапной нагрузке. При повторении при разных температурах определяется диапазон температур, при котором материал переходит в хрупкое поведение; это решающая информация для сталей, предназначенных для холодного климата.

К каким изделиям применяется Ударная вязкость по Шарпи?

Конструкционные стали и стали для сосудов под давлением
Образцы сварного шва и зоны термического влияния
Трубопроводные стали
Отливки и поковки
Конструктивные элементы, работающие при низкой температуре

В каких отраслях применяется Ударная вязкость по Шарпи?

МеталлАвтомобильная промышленностьАэрокосмическая промышленностьСтроительствоМашиностроениеЭнергетикаМорская отрасль

Стандарты, связанные с Ударная вязкость по Шарпи

ISO 148-1 (металлические материалы. Испытание на удар маятником Шарпи)
ASTM E23 (испытание металлических материалов на удар с надрезом)
EN 10045 (заменен ISO 148-1; ссылки на него все еще имеются в старых спецификациях)
ISO 179-1 (Ударная вязкость по Шарпи для пластмасс)

Ударная вязкость по Шарпи: условия

Образец: Стандартный стержень сечения; V- или U-образный вырез
Тип выреза: Заявлено в спецификации; V-образный вырез характерен для металлических материалов.
Температура испытания: Из спецификации; образец кондиционируется, если требуется низкая температура
Измеренные количества: Поглощенная энергия (Дж), боковое расширение, процент пластического разрушения на поверхности разрушения

Оборудование для Ударная вязкость по Шарпи

Маятниковая ударная машина Шарпи с калиброванным молотком
Вырубная машина для образцов и проектор для проверки надрезов
Низкотемпературная ванна для кондиционирования и термометр
Щипцы для переноса образцов (ограничение потери температуры)
Установка для исследования поверхности излома

Требования к образцам для Ударная вязкость по Шарпи

Образец должен быть обработан до стандартных размеров и проверена геометрия надреза.
Место и ориентация отбора проб (продольная/поперечная) выбираются в соответствии со стандартом материала.
Обычно испытывают комплекты из трех образцов.
При низкотемпературном испытании образец должен быть разрушен в течение определенного времени после переноса.
Для сварных образцов необходимо указать расположение надреза (сварной шов, ЗТВ, основной металл).

Ударная вязкость по Шарпи: продолжительность

Один перерыв занимает секунды. Общая продолжительность зависит от обработки образца, надрезания и низкотемпературной обработки; если требуется кривая перехода, комплекты тестируются при многих температурах.

Ударная вязкость по Шарпи: порядок проведения

1Образцы изготавливаются по стандартным размерам и имеют надрезы.
2Проверяется геометрия выреза.
3Образец кондиционируют, если требуется температура испытания.
4Образец укладывают на опоры вырезом в сторону от бойка.
5Маятник отпускают, и образец разрушается.
6Считывается поглощенная энергия; Оценивается латеральное расширение и поверхность излома.
7Сообщаются установленные средние и индивидуальные значения.

Ударная вязкость по Шарпи: критерии приёмки

Стандарт метода определяет, как проводится тест, а не каким должен быть результат. Предел приемки определяется стандартом материала, спецификацией продукта или техническим чертежом клиента; поэтому на этой странице нет числовых ограничений.

Оценка результатов

Оценка обычно основывается на установленном среднем значении и нижнем пределе для одного образца; оба определены в стандарте на материал. Соотношение пластичности и хрупкости на поверхности излома и боковое расширение являются дополнительной информацией, подтверждающей значение энергии.

Ударная вязкость по Шарпи: протокол

Идентификация образца, тип материала и номер отливки/партии, если таковые имеются.
Геометрия, размеры и метод подготовки образца
Применяются стандартные и испытательные условия
Температура испытания и условия окружающей среды
Измеренные значения и расчетные величины
Фотографии поверхности излома или вмятин (если применимо)
Неопределенность измерения (по запросу)
Заявление о том, что результат применим только к образцу, представленному на испытания.

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

EN 10204 (документы по контролю металлических изделий)
Регламент ЕС 305/2011 о строительной продукции (для продукции, используемой в строительстве)
Гармонизированные стандарты, применяемые в зависимости от семейства продуктов

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Ударная вязкость по Шарпи; 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

Ударная вязкость по Шарпи: частые вопросы

Чем Шарпи отличается от Изода?

В методе Шарпи образец расположен горизонтально и поддерживается с обоих концов, а удар приходится на поверхность, противоположную надрезу. В Изоде образец расположен вертикально, зажат с одного конца, удар наносится со стороны надреза. Результаты не могут быть преобразованы между ними.

Почему это делается при низкой температуре?

Многие стали переходят из пластичного состояния в хрупкое при понижении температуры. Спецификация требует соблюдения определенного значения энергии при самой низкой температуре, при которой будет использоваться продукт; испытание проводится при этой температуре.