Che cos'è Urto Charpy?
Nella prova Charpy, un provino intagliato viene posto orizzontalmente su due supporti e colpito con un martello a pendolo dalla faccia opposta all'intaglio. L'energia persa dal pendolo è l'energia assorbita nella frattura del provino, letta in joule. Il campione è orizzontale e supportato su entrambe le estremità — questo è ciò che lo distingue dal test Izod.
Scopo di Urto Charpy
Lo scopo è valutare il comportamento alla frattura e la duttilità del materiale sotto carico improvviso. Se ripetuto a temperature diverse, viene determinato l'intervallo di temperature in cui il materiale passa al comportamento fragile; si tratta di un'informazione decisiva per gli acciai destinati ai climi freddi.
A quali prodotti si applica Urto Charpy?
- Acciai strutturali e acciai per recipienti a pressione
- Provini di saldature e zone alterate dal calore
- Acciai per tubazioni
- Fusioni e forgiati
- Componenti strutturali operanti a bassa temperatura
In quali settori si utilizza Urto Charpy?
Norme relative a Urto Charpy
- ISO 148-1 (materiali metallici — prova di impatto con pendolo Charpy)
- ASTM E23 (prova di impatto con barra dentellata su materiali metallici)
- EN 10045 (sostituita da ISO 148-1; ancora citata nelle specifiche precedenti)
- ISO 179-1 (Impatto Charpy per materie plastiche)
Condizioni di Urto Charpy
- Campione
- Barra a sezione standard; Intaglio a V o a U
- Tipo di tacca
- Dichiarato nelle specifiche; L'intaglio a V è comune per i materiali metallici
- Provare la temperatura
- Dalle specifiche; il campione viene condizionato se è richiesta una bassa temperatura
- Quantità misurate
- Energia assorbita (J), espansione laterale, percentuale di frattura duttile sulla superficie di frattura
Apparecchiatura per Urto Charpy
- Macchina per percussione a pendolo Charpy con martello calibrato
- Macchina per l'intaglio dei campioni e proiettore per il controllo dell'intaglio
- Bagno condizionante e termometro a bassa temperatura
- Pinze per il trasferimento dei campioni (limitazione della perdita di temperatura)
- Configurazione dell'esame della superficie della frattura
Requisiti del campione per Urto Charpy
- Il provino deve essere lavorato secondo dimensioni standard e la geometria dell'intaglio deve essere controllata.
- La posizione e l'orientamento del campionamento (longitudinale/trasversale) vengono scelti in base allo standard del materiale.
- Di solito vengono testati gruppi di tre campioni.
- Nella prova a bassa temperatura, il campione deve essere rotto entro il tempo definito dopo il trasferimento.
- Per i provini saldati, deve essere indicata la posizione dell'intaglio (saldatura, HAZ, metallo base).
Durata di Urto Charpy
Una singola pausa dura pochi secondi. La durata totale dipende dalla lavorazione del provino, dall'intaglio e dal condizionamento a bassa temperatura; se è richiesta una curva di transizione, i set vengono testati a molte temperature.
Procedura di Urto Charpy
- 1I provini vengono lavorati secondo dimensioni standard e dentellati.
- 2La geometria dell'intaglio viene controllata.
- 3Se è richiesta una temperatura di prova, il campione viene condizionato.
- 4Il provino viene posizionato sui supporti con la tacca rivolta lontano dal riscontro.
- 5Il pendolo viene rilasciato e il campione si rompe.
- 6Viene letta l'energia assorbita; Vengono valutate l'espansione laterale e la superficie di frattura.
- 7Vengono riportati la media impostata e i valori individuali.
Criteri di accettazione di Urto Charpy
Lo standard del metodo definisce come viene eseguito il test, non quale dovrebbe essere il risultato. Il limite di accettabilità deriva dallo standard del materiale, dalla specifica del prodotto o dal disegno tecnico del cliente; questa pagina pertanto non prevede alcun limite numerico.
Valutazione dei risultati
La valutazione si basa solitamente sulla media impostata e su un limite inferiore per singolo campione; entrambi sono definiti nello standard dei materiali. Il rapporto duttile/fragile sulla superficie di frattura e l'espansione laterale sono informazioni aggiuntive a supporto del valore energetico.
Rapporto di Urto Charpy
- Identificazione del campione, tipo di materiale e numero di colata/lotto, se presente
- Geometria del provino, dimensioni e metodo di preparazione
- Condizioni standard e di prova applicate
- Testare la temperatura e le condizioni ambientali
- Valori misurati e quantità calcolate
- Fotografie della superficie della frattura o delle rientranze (ove applicabile)
- Incertezza di misura (se richiesta)
- Una dichiarazione secondo cui il risultato si applica solo al campione sottoposto a prova
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
- EN 10204 (documenti di ispezione per prodotti metallici)
- Regolamento Prodotti da Costruzione EU 305/2011 (per i prodotti utilizzati in edilizia)
- Norme armonizzate applicate in base alla famiglia di prodotto
Mekanik Testler — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Urto 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 Urto Charpy
In cosa Charpy differisce da Izod?
Nel Charpy, il provino è orizzontale e sostenuto su entrambe le estremità, e l'impatto avviene dalla faccia opposta alla tacca. In Izod, il provino è verticale, bloccato a un'estremità e l'impatto viene applicato sul lato dell'intaglio. I risultati non possono essere convertiti tra i due.
Perché viene fatto a bassa temperatura?
Molti acciai passano da duttili a fragili quando la temperatura diminuisce. La specifica richiede il rispetto di un valore energetico specifico alla temperatura più bassa alla quale verrà utilizzato il prodotto; il test viene eseguito a quella temperatura.