Che cos'è Charpy?
La prova d'urto Charpy è una prova dinamica in cui viene misurata l'energia assorbita mentre un provino con intaglio a V o a U viene fratturato da un martello a pendolo. Mostra la tenacità del materiale sotto carico improvviso e il suo comportamento di transizione da fragile a duttile.
Scopo di Charpy
Lo scopo è determinare numericamente la resistenza del materiale ai carichi d'urto e valutare il rischio di frattura fragile, in particolare alle basse temperature.
A quali prodotti si applica Charpy?
- Acciai strutturali
- Giunti saldati e zona termicamente alterata
- Materiali dei recipienti a pressione
- Acciai per tubazioni
- Fusioni e forgiati
In quali settori si utilizza Charpy?
Norme relative a Charpy
- ISO 148-1
- ASTM E23
- EN10045
Condizioni di Charpy
- Sezione trasversale del campione
- 10 mm × 10 mm (standard); viene applicata una correzione per i campioni di dimensioni inferiori
- Tipo di tacca
- Intaglio a V (profondità 2 mm, 45°) o intaglio a U
- Provare la temperatura
- Temperatura ambiente o una temperatura bassa secondo le specifiche (ad es. −20 °C, −40 °C)
- Durata del supporto
- 40 mm
Apparecchiatura per Charpy
- Macchina per prove di impatto a pendolo (Charpy)
- Macchina per brocciatura di intagli
- Bagno a bassa temperatura
- Sistema di misurazione della temperatura
Requisiti del campione per Charpy
- Campione standard 10 × 10 × 55 mm
- Generalmente tre esemplari per set
- L'orientamento e la posizione della tacca sono determinati in base alle specifiche
- Per i campioni di saldatura deve essere inoltre specificata la posizione dell'intaglio (metallo saldato, HAZ).
Durata di Charpy
Il test stesso richiede alcuni minuti per campione. Se è richiesta una temperatura bassa, viene aggiunto il tempo di condizionamento; il totale tipico per un set è mezza giornata lavorativa.
Procedura di Charpy
- 1I provini vengono preparati secondo le dimensioni e l'intaglio definiti nello standard.
- 2Se necessario, i campioni vengono condizionati alla temperatura di prova.
- 3Il provino viene posizionato sui supporti in modo che l'intaglio si trovi sulla faccia opposta all'impatto del martello.
- 4Il pendolo viene rilasciato e viene letta l'energia assorbita.
- 5Viene esaminata la superficie della frattura; vengono registrati il rapporto duttile/fragile e l'espansione laterale.
Criteri di accettazione di Charpy
Il criterio di accettazione è indicato nella norma del materiale o del prodotto; è generalmente definita come un'energia media minima ad una temperatura specificata, con un limite inferiore per un singolo campione.
Valutazione dei risultati
La media impostata e i singoli valori vengono valutati insieme. L'aspetto della superficie di frattura e l'espansione laterale forniscono ulteriori informazioni sulla transizione da fragile a duttile.
Rapporto di Charpy
- Norma applicata e revisione
- Dimensioni del campione, tipo di tacca e posizione
- Provare la temperatura
- Energia assorbita per ogni campione e media impostata
- Valutazione della superficie di frattura
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
- Norme sui recipienti a pressione e sui prodotti in acciaio strutturale
- Requisiti di qualificazione della procedura di saldatura
Prove sulle materie plastiche — Cosa copre questo ambito di prova?
La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova 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 sulla plastica determinano il comportamento meccanico, termico e di combustione di un materiale polimerico. A differenza dei metalli, le materie plastiche sono VISCOELASTICHE: il loro comportamento dipende dalla velocità di carico, dalla temperatura e dall'umidità. Lo stesso materiale fornisce quindi risultati diversi in condizioni diverse, e le condizioni di prova sono parte inseparabile del risultato.
La conseguenza pratica della viscoelasticità è questa: un pezzo in plastica continua a deformarsi nel tempo sotto un carico costante (scorrimento viscoso) e la sollecitazione che sopporta a deformazione costante diminuisce nel tempo (rilassamento delle tensioni). Un giunto avvitato si allenta, un morsetto perde la sua forza di serraggio, un ripiano si inflette nel tempo. Una prova di trazione a breve termine non mostra questo comportamento; serve una prova a lungo termine o un modello accelerato.
Il comportamento termico è il secondo asse principale. L'indice di fluidità a caldo indica la lavorabilità del materiale e la coerenza da lotto a lotto; la temperatura di flessione sotto carico e il punto di rammollimento Vicat forniscono un limite approssimativo della temperatura di servizio. L'analisi termica (DSC, TGA, DMA) rivela l'identità del materiale: temperatura di transizione vetrosa, comportamento di fusione, cristallinità, contenuto di carica e temperatura di decomposizione.
Il comportamento di combustione è il terzo asse ed è direttamente collegato alle norme di prodotto. La classe UL 94 e l'indice di ossigeno limite vengono riportati nella scheda tecnica del materiale; per l'involucro di un apparecchio elettrico è richiesta una classe specifica, mentre a un prodotto da costruzione si applica un diverso sistema di classificazione.
L'invecchiamento è la parte dell'ambito più spesso saltata. Le materie plastiche si degradano per effetto di UV, calore, umidità e ossigeno: il colore cambia, la superficie si screpola, la resistenza all'urto diminuisce. Per un pezzo destinato all'uso esterno, ciò che conta non sono i valori del primo giorno ma quelli dopo l'invecchiamento. Le apparecchiature ad arco allo xeno e UV fluorescente accelerano questo degrado e consentono il confronto.
Il risultato di questa famiglia viene solitamente riportato nella scheda tecnica del materiale, e le norme di prodotto fanno riferimento a tale scheda. Ma può esserci una differenza tra il valore di scheda e il comportamento del pezzo reale: l'orientazione formatasi durante lo stampaggio, le linee di giunzione e le tensioni interne fanno sì che il pezzo si comporti diversamente dal provino.
L'uso di contenuto riciclato ha aggiunto una nuova questione all'ambito. La resina riciclata varia da lotto a lotto; le proprietà meccaniche, il colore e il comportamento di combustione possono variare tra i lotti. Per un produttore che utilizza materiale riciclato, il controllo del materiale in ingresso non è quindi una scelta ma una necessità.
Gruppi di metodi in questo ambito
Meccanico
Trazione, compressione, flessione, urto Charpy e Izod, durezza (Shore), scorrimento viscoso e cricco da tensione ambientale.
Termico
Indice di fluidità a caldo (MFI), temperatura di flessione sotto carico (HDT), temperatura di rammollimento Vicat, dilatazione termica lineare.
Analisi termica
Temperature di transizione e cristallinità mediante DSC, composizione e decomposizione mediante TGA, comportamento meccanico dinamico mediante DMA.
Combustione
Classificazione UL 94, indice di ossigeno limite (LOI), prove al filo incandescente e alla fiamma ad ago.
Invecchiamento
Invecchiamento accelerato con arco allo xeno e UV fluorescente, invecchiamento ad aria calda, umidità e condensa.
Fisico
Densità, assorbimento d'acqua, contenuto di ceneri, permeabilità ai gas e al vapore acqueo di film e lastre.
Confusioni frequenti in questo ambito
- Un risultato su materie plastiche senza velocità e temperatura di prova indicate non può essere interpretato; il comportamento viscoelastico dipende da questi parametri.
- Il risultato di un provino non si trasferisce direttamente al pezzo reale; l'orientazione di stampaggio e le linee di giunzione sono determinanti.
- I valori HDT e Vicat NON sono temperature di esercizio; sono un'indicazione approssimativa di un limite superiore e non si applicano sotto carico.
- La classe UL 94 dipende dallo spessore; uno spessore di parete diverso richiede una nuova verifica.
- Per i polimeri che assorbono umidità (come il poliammide), i risultati sono fuorvianti se non si effettua il condizionamento.
- I risultati ASTM D638 e ISO 527 non sono direttamente equivalenti; le geometrie dei campioni e le definizioni di velocità differiscono.
Quali decisioni supportano questi risultati
- Selezione dei materiali e approvazione dei fornitori
- Soddisfacimento dei requisiti di infiammabilità e termici della norma di prodotto
- Verifica dell'uso di contenuto riciclato e controllo dei lotti
- Controllo del processo di stampaggio e coerenza dei lotti
- Dimostrazione della resistenza all'invecchiamento per l'uso esterno
Test correlati
Domande frequenti su Charpy
Qual è la differenza tra Charpy e Izod?
Entrambi sono test di impatto con pendolo. Nel Charpy l'esemplare è orizzontale e appoggiato in due punti, con l'impatto che colpisce di fronte all'incisura; a Izod il provino viene bloccato verticalmente come un cantilever e l'impatto viene applicato sul lato dell'intaglio. I risultati non possono essere convertiti tra i due.
Quanti campioni sono necessari?
Generalmente è necessario un set di tre campioni per temperatura. Se si deve produrre una curva della temperatura di transizione, sono necessari set a diverse temperature.