Испытание на ударный изгиб по Шарпи

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема испытания.

Испытание на ударный изгиб по Шарпи — испытание, при которых призматический образец, лежащий на двух опорах, подвергается удару маятникового копра, причем линия удара находится посередине между опорами и непосредственно напротив надреза у образцов с надрезом. Для металлов оценивается поглощённая энергия удара в Джоулях, а для пластмасс — ударная вязкость (энергия отнесённая к площади поперечного сечения в месте удара) в Дж/м2. Поскольку значения энергии удара для разных материалов зависят от температуры, то испытания проводят при заданных температурах. Испытание на ударный изгиб по Шарпи регламентировано в стандартах ГОСТ Р ИСО 148-1, ISO 148-1, ASTM A370, ASTM E23 (для металлов) и в ГОСТ 4647, ISO 179, ASTM D6110 (для пластмасс).

Методика[править | править код]

Размеры и форма образца для испытаний по Шарпи с V-образным надрезом
Размеры и форма образца для испытаний по Шарпи с V-образным надрезом

Испытательная установка представляет собой маятниковый копёр, который устанавливается на определённой высоте над образцом. Удар по образцу совершается при помощи падения копра. Поглощённая при разламывании образца энергия удара пропорциональна разнице высоты, с которой упал копр, и высоты, до которой он смог подняться по инерции после того, как разломил образец. Надрез образца влияет на результаты испытаний, поэтому его форма и размеры строго регламентированы в различных стандартах. Размеры образца также могут повлиять на результаты испытаний.

Одним из недостатков традиционного метода испытания на удар является то, что в результате определяется лишь суммарная энергия разрушения. Иногда применяют инструментальные методы контроля испытания, суть которых заключается в непрерывном измерении усилия нагружения в процессе разрушения. Это даёт возможность для оценки помимо энергии разрушения ещё и максимального усилия при разрушении, что позволяет оценить переход от хрупкого к пластичному механизму разрушения при понижении температуры.

Расчеты поглощённой энергии удара[править | править код]

В копре маятник пройдя нижнее положение и разрушив образец, поворачивает стрелку шкалы на угол, который соответствует энергии, сохранившейся в маятнике после разрушения образца. Поглощённая энергия удара равна:

,

где Q — масса маятника,

h1 — высота маятника в начале испытания,

h2 — высота маятника после разрушения образца.

В копре, в котором отсутствует подъемная рама энергию рассчитывают по формуле:

,

где Q — масса маятника,

R — длина маятника,

α — угол отклонения маятника в начале испытания,

β — угол отклонения маятника после разрушения образца.

Обозначения[править | править код]

Поглощённая энергия удара по ГОСТ Р ИСО 148-1 (для металлов)[править | править код]

Энергию, требуемую для разрушения образца на маятниковом копре, с учетом поправок на потери при трении обозначают буквой К. Для обозначения геометрии надреза используют буквы V или U. Для обозначения радиуса бойка в виде индекса указывают цифру 2 или 8. Таким образом, KV2 — поглощенная энергия для образца с V-образным надрезом при ударе двухмиллиметровым бойком, Дж.

Ударная вязкость (для пластмасс)[править | править код]

Схема для определения результатов испытания на ударную вязкость.
Термин Обозначение по ИСО 179-1 Обозначение по ГОСТ 4647
Ударная вязкость по Шарпи образцов без надреза (кДж/м2) acU an
Ударная вязкость по Шарпи образцов с надрезом (кДж/м2) acN[Прим. 1]. ak[Прим. 2]
Относительная ударная вязкость по Шарпи (%) kz=ak/an
Удар в ребро e[Прим. 3]
Удар плашмя f[Прим. 4]
Перпендикулярный удар n[Прим. 5]
Параллельный удар p[Прим. 6]

Примечания[править | править код]

  1. где N=A, B или C в зависимости от типа надреза (V-образные надрезы с радиусами основания, соответственно, 0,25 мм, 1 мм или 0,1 мм)
  2. с надрезом по типу А (U-образный) или по типу В (V-образный)
  3. направление удара по отношению к толщине (h) образца
  4. направление удара по отношению к ширине (b) образца
  5. направление удара по отношению к плоскости слоистого листа
  6. направление удара по отношению к плоскости слоистого листа