ما هو صدم شاربي؟
في اختبار شاربي، يتم وضع عينة محززة أفقيًا على دعامتين ويتم ضربها بمطرقة بندول من الوجه المقابل للشق. الطاقة التي فقدها البندول هي الطاقة الممتصة في كسر العينة، مقروءة بالجول. العينة أفقية ومدعمة من الطرفين وهذا ما يميزها عن اختبار الإيزود.
الغرض من صدم شاربي
والغرض من ذلك هو تقييم سلوك كسر المادة وليونتها تحت التحميل المفاجئ. عند التكرار عند درجات حرارة مختلفة، يتم تحديد نطاق درجة الحرارة الذي تنتقل فيه المادة إلى السلوك الهش؛ هذه معلومات حاسمة بالنسبة للفولاذ المخصص للمناخات الباردة.
على أي منتجات يُطبَّق صدم شاربي؟
- الفولاذ الإنشائي وفولاذ أوعية الضغط
- عينات اللحام والمناطق المتأثرة بالحرارة
- فولاذ خطوط الأنابيب
- المسبوكات والمطروقات
- المكونات الهيكلية تعمل في درجات حرارة منخفضة
في أي قطاعات يُستخدم صدم شاربي؟
المواصفات المتعلقة بـ صدم شاربي
- ISO 148-1 (المواد المعدنية — اختبار تأثير بندول شاربي)
- ASTM E23 (اختبار تأثير الشريط المسنن للمواد المعدنية)
- EN 10045 (تم استبداله بـ ISO 148-1؛ ولا يزال يُشار إليه في المواصفات القديمة)
- ISO 179-1 (تأثير شاربي للمواد البلاستيكية)
شروط صدم شاربي
- عينة
- شريط المقطع العرضي القياسي؛ محززة على شكل حرف V أو حرف U
- نوع الشق
- مذكور في المواصفات؛ الشق على شكل حرف V شائع في المواد المعدنية
- درجة حرارة الاختبار
- من المواصفات؛ يتم تكييف العينة إذا كانت درجة الحرارة المنخفضة مطلوبة
- الكميات المقاسة
- الطاقة الممتصة (J)، التمدد الجانبي، النسبة المئوية للكسر المرن على سطح الكسر
جهاز صدم شاربي
- آلة تأثير البندول شاربي بمطرقة معايرة
- آلة تحزيز العينات وجهاز عرض لفحص الحز
- حمام تكييف بدرجة حرارة منخفضة ومقياس حرارة
- ملقط نقل العينات (الحد من فقدان درجة الحرارة)
- إعداد فحص سطح الكسر
متطلبات العينة لـ صدم شاربي
- يجب تشكيل العينة وفقًا للأبعاد القياسية وفحص هندسة الشق.
- يتم اختيار موقع أخذ العينات واتجاهها (الطولي/العرضي) وفقًا لمعيار المادة.
- عادة ما يتم اختبار مجموعات من ثلاث عينات.
- في اختبار درجة الحرارة المنخفضة، يجب كسر العينة خلال الوقت المحدد بعد النقل.
- بالنسبة للعينات الملحومة، يجب ذكر موقع الشق (اللحام، HAZ، المعدن الأساسي).
مدة صدم شاربي
استراحة واحدة تستغرق ثواني. تعتمد المدة الإجمالية على تصنيع العينات، والتحزيز، وتكييف درجات الحرارة المنخفضة؛ إذا كان هناك حاجة إلى منحنى انتقالي، يتم اختبار المجموعات في درجات حرارة عديدة.
إجراء صدم شاربي
- 1يتم تشكيل العينات وفقًا للأبعاد القياسية ويتم إحرازها.
- 2يتم فحص هندسة الشق.
- 3تكون العينة مشروطة إذا كانت درجة حرارة الاختبار مطلوبة.
- 4يتم وضع العينة على الدعامات بحيث يكون الشق بعيدًا عن المهاجم.
- 5يتم تحرير البندول وكسر العينة.
- 6تتم قراءة الطاقة الممتصة. يتم تقييم التوسع الجانبي وسطح الكسر.
- 7يتم الإبلاغ عن المتوسط المحدد والقيم الفردية.
معايير قبول صدم شاربي
يحدد معيار الطريقة كيفية إجراء الاختبار، وليس ما يجب أن تكون عليه النتيجة. يأتي حد القبول من معيار المواد أو مواصفات المنتج أو الرسم الفني للعميل؛ وبالتالي فإن هذه الصفحة لا تعطي أي حد رقمي.
تقييم النتائج
يعتمد التقييم عادةً على المتوسط المحدد والحد الأدنى لعينة واحدة؛ كلاهما محدد في معيار المواد. تعد نسبة اللدونة / الهشاشة على سطح الكسر والتمدد الجانبي معلومات إضافية تدعم قيمة الطاقة.
تقرير صدم شاربي
- تحديد العينة ونوع المادة ورقم الدفعة/الصب، إن وجد
- هندسة العينة وأبعادها وطريقة تحضيرها
- تطبق الشروط القياسية والاختبارية
- اختبار درجة الحرارة والظروف المحيطة
- القيم المقاسة والكميات المحسوبة
- صور سطح الكسر أو المسافة البادئة (حيثما ينطبق ذلك)
- عدم اليقين في القياس (إذا طلب ذلك)
- إقرار بأن النتيجة تنطبق فقط على العينة المقدمة للاختبار
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- EN 10204 (وثائق التفتيش للمنتجات المعدنية)
- الاتحاد الأوروبي 305/2011 لائحة منتجات البناء (للمنتجات المستخدمة في البناء)
- يتم تطبيق المعايير المنسقة وفقًا لعائلة المنتجات
Mekanik Testler — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار صدم شاربي؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تقيس الاختبارات الميكانيكية كيفية تصرف مادة أو قطعة تحت القوة. وتمتد العائلة من الحمل الساكن (الشد والانضغاط والانحناء) إلى السلوك المرتبط بالزمن (الإجهاد والزحف)، ومن الصلادة والتآكل إلى متانة الكسر.
القاسم المشترك بين هذه الاختبارات هو أن النتيجة تُبلَّغ كخاصية للمادة. فمقاومة الخضوع أو الصلادة ليست قرار مطابقة؛ بل بيانات رقمية سيقارن بها التصميم ومعيار المنتج. لذا تكون تقارير الاختبار الميكانيكي عادة مدخلًا لقرار هندسي لا لاعتماد منتج — اختيار المادة، معامل الأمان، تقدير العمر.
التمييز بين السلوك الساكن والديناميكي هو مفتاح فهم هذا الميدان. فقد تبدو قطعة غير مجهدة تمامًا تحت حمل ساكن لكنها تنكسر تحت حمل متكرر؛ ويحدث كسر الإجهاد عند إجهادات أقل بكثير من مقاومة الخضوع ودون سابق إنذار. لذا لا يكفي اختبار الشد وحده كدليل للقطع الدوارة أو المهتزة أو الخاضعة لحمل دوري.
تحدد ظروف الاختبار النتيجة، وهذا أمر حاسم لوضوح التقرير: هندسة العينة وسرعة التحميل ودرجة الحرارة والتكييف وترتيب القبض. وتعطي المادة نفسها قيمًا مختلفة في ظروف مختلفة. وفي اللدائن يكون تأثير السرعة واضحًا جدًا، وفي المعادن تأثير درجة الحرارة؛ أما في المركبات فيغيّر اتجاه العينة النتيجة تمامًا.
الصلادة هي القياس الأكثر إساءة استخدام في هذا الميدان. ونظرًا لكونها سريعة وشبه غير متلفة ورخيصة، تُستخدم غالبًا بدلًا من المقاومة. وتوجد جداول تحويل من الصلادة إلى المقاومة لكنها تقريبية وتعتمد على فئة المادة؛ واستخدامها كدليل وحيد في قبول المواد خطأ.
يتطلب جانب ميكانيكا الكسر كفاءة خاصة. وتتيح قياسات متانة الكسر ومعدل نمو تشقق الإجهاد حساب المدة التي ستصمد فيها بنية متشققة؛ وهي أساس تصميم تحمل الضرر في مجالات مثل معدات الضغط وهياكل الطائرات وخطوط الأنابيب.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الساكنة
الشد والانضغاط والانحناء والقص والالتواء. وتُستخرج مقاومة الخضوع ومقاومة الشد والاستطالة ومعامل المرونة.
اختبارات الصدم
صدم شاربي وإيزود المُشقوق؛ ويُحدَّد سلوك انتقال المادة من الهش إلى المطاوع بحسب درجة الحرارة.
صلابة
برينل وفيكرز وروكويل وشور والصلادة الدقيقة. وهي مفيدة لعمق المعالجة السطحية والاختلافات المحلية في المقاومة.
الإجهاد (كلال)
إجهاد محوري مضبوط بالقوة والانفعال، إجهاد الانحناء؛ منحنيات S-N وحد التحمل.
الزحف واسترخاء الإجهاد
السلوك تحت الحمل طويل الأمد عند درجة حرارة عالية؛ وهو حاسم في مواد الغلايات والتوربينات ومعدات الضغط.
ميكانيكا الكسر
متانة الكسر بالانفعال المستوي والتكامل J وCTOD ومعدل نمو تشقق الإجهاد.
التآكل والاحتكاك
تآكل تابر والأسطوانة الدوارة، وقياسات معامل الاحتكاك.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- حساب المقاومة من الصلادة تقريبي؛ ولا يمكن استخدامه كدليل وحيد في قبول المواد.
- لا تُثبت المقاومة الساكنة الكافية مقاومة الإجهاد؛ وتتطلب القطعة الخاضعة لحمل دوري اختبارًا منفصلًا.
- إذا لم يُذكر معدل الاختبار ودرجة الحرارة، فلا يمكن مقارنة النتيجة — خصوصًا في البوليمرات والمواد المركبة.
- قد لا تعطي عينة الاختبار والجزء الفعلي القيمة نفسها؛ فاتجاه القولبة وخطوط اللحام والاختلافات في المعالجة السطحية كلها لها تأثير.
- قيمة المقاومة المذكورة لمادة مركبة دون تحديد اتجاه العينة لا معنى لها.
- تقيس نظيرتا ASTM وISO الكمية نفسها لكنهما تستخدمان هندسة عينة مختلفة؛ ولا تُعامل النتائج على أنها متكافئة تمامًا.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم واختيار المواد
- فحص المواد الواردة واعتماد المورد
- تلبية المتطلبات الميكانيكية لمعيار المنتج
- تحليل الأعطال والتنبؤ بالعمر وحساب تحمل الضرر
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول صدم شاربي
كيف يختلف شاربي عن إيزود؟
في شاربي، تكون العينة أفقية ومدعومة من كلا الطرفين، ويأتي التأثير من الوجه المقابل للشق. في إيزود، تكون العينة رأسية، ومثبتة من أحد طرفيها، ويتم تطبيق التأثير على الجانب المسنن. لا يمكن تحويل النتائج بين الاثنين.
لماذا يتم ذلك في درجة حرارة منخفضة؟
تتحول العديد من أنواع الفولاذ من اللدنة إلى الهشة مع انخفاض درجة الحرارة. تتطلب المواصفات تلبية قيمة طاقة محددة عند أدنى درجة حرارة سيتم استخدام المنتج فيها؛ ويتم الاختبار في درجة الحرارة تلك.