Испытание на удар по Шарпи — ISO 148 / ASTM E23 · Испытания пластмасс

Что такое Charpy?

Испытание на удар по Шарпи — это динамическое испытание, при котором измеряется энергия, поглощаемая при разрушении образца с V- или U-образным надрезом маятниковым молотком. Он показывает прочность материала при внезапной нагрузке и его поведение при переходе от хрупкого к пластичному состоянию.

Charpy: цель

Целью является численное определение стойкости материала к ударным нагрузкам и оценка риска хрупкого разрушения, особенно при низких температурах.

К каким изделиям применяется Charpy?

Конструкционные стали
Сварные соединения и зона термического влияния
Материалы для сосудов под давлением
Трубопроводные стали
Отливки и поковки

В каких отраслях применяется Charpy?

МеталлСтальСтроительствоНефть и ГазМорская отрасль

Стандарты, связанные с Charpy

ISO 148-1
АСТМ Е23
EN 10045

Charpy: условия

Поперечное сечение образца: 10 мм × 10 мм (стандарт); поправка применяется для образцов меньшего размера
Тип выреза: V-образный паз (глубина 2 мм, 45°) или U-образный паз
Температура испытания: Комнатная температура или низкая температура согласно спецификации (например, −20 °C, −40 °C)
Поддержка диапазона: 40 мм

Оборудование для Charpy

Маятниковая машина для ударных испытаний (Шарпи)
Вырубно-прошивной станок
Низкотемпературная ванна
Система измерения температуры

Требования к образцам для Charpy

Стандартный образец 10×10×55 мм
Обычно три экземпляра в наборе
Ориентация и расположение выреза определяются согласно спецификации.
Для сварных образцов необходимо дополнительно указать место надреза (металл шва, ЗТВ).

Charpy: продолжительность

Само испытание занимает несколько минут на каждый образец. Если требуется низкая температура, добавляется время выдержки; типичная сумма набора составляет половину рабочего дня.

Charpy: порядок проведения

1Образцы готовятся по размеру и надрезу, указанным в стандарте.
2При необходимости образцы выдерживают при температуре испытания.
3Образец укладывают на опоры так, чтобы надрез находился на стороне, противоположной удару молотка.
4Маятник отпускают и считывают поглощенную энергию.
5Осматривается поверхность излома; регистрируются соотношение пластичности и хрупкости и боковое расширение.

Charpy: критерии приёмки

Критерий приемки указан в стандарте на материал или продукцию; обычно она определяется как минимальная средняя энергия при определенной температуре с нижним пределом для одного образца.

Оценка результатов

Установленное среднее и отдельные значения оцениваются вместе. Внешний вид поверхности излома и боковое расширение дают дополнительную информацию о хрупком переходе в пластичное состояние.

Charpy: протокол

Применяемый стандарт и редакция
Размер образца, тип и расположение надреза
Температура испытания
Поглощенная энергия для каждого образца и установленное среднее значение
Оценка поверхности излома

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

Стандарты на изделия из сосудов под давлением и конструкционной стали
Квалификационные требования к сварочным процедурам

Испытания пластмасс — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Charpy; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Испытания пластмасс определяют механическое, тепловое поведение и поведение при горении полимерного материала. В отличие от металлов, пластмассы ВЯЗКОУПРУГИ: их поведение зависит от скорости нагружения, температуры и влажности. Поэтому один и тот же материал даёт разные результаты в разных условиях, а условия испытания — неотъемлемая часть результата.

Практическое следствие вязкоупругости таково: пластиковая деталь продолжает деформироваться со временем под постоянной нагрузкой (ползучесть), а напряжение, которое она несёт при постоянной деформации, со временем снижается (релаксация напряжений). Резьбовое соединение ослабевает, зажим теряет усилие сжатия, полка со временем провисает. Кратковременное испытание на растяжение не выявляет такое поведение; требуется длительное испытание или ускоренная модель.

Тепловое поведение — вторая главная ось. Показатель текучести расплава указывает на технологичность материала и стабильность от партии к партии; температура теплостойкости и температура размягчения по Вика дают приблизительный предел рабочей температуры. Термический анализ (ДСК, ТГА, ДМА) раскрывает идентичность материала: температуру стеклования, поведение при плавлении, кристалличность, содержание наполнителя и температуру разложения.

Поведение при горении — третья ось, напрямую связанная со стандартами на продукцию. Класс UL 94 и кислородный индекс вписываются в паспорт материала; для корпуса электроприбора требуется определённый класс, тогда как для строительного изделия применяется другая система классификации.

Старение — наиболее часто пропускаемая часть этой области. Пластмассы разрушаются под воздействием УФ, тепла, влаги и кислорода: меняется цвет, растрескивается поверхность, снижается ударопрочность. Для детали, предназначенной для наружного использования, важны не значения первого дня, а значения после старения. Оборудование с ксеноновой дугой и флуоресцентным УФ ускоряет это разрушение и позволяет проводить сравнение.

Результат этого семейства обычно вносится в паспорт материала, и стандарты на продукцию ссылаются на этот паспорт. Но между значением в паспорте и поведением реальной детали может быть разница: ориентация, возникающая при формовании, линии спая и внутренние напряжения заставляют деталь вести себя иначе, чем образец.

Использование вторичного сырья добавило в эту область новый вопрос. Переработанная смола различается от партии к партии; механические свойства, цвет и поведение при горении могут меняться между партиями. Поэтому для производителя, использующего вторичный материал, входной контроль материала — не выбор, а необходимость.

Группы методов в этой области

Механический
Растяжение, сжатие, изгиб, ударная вязкость по Шарпи и Изоду, твёрдость (по Шору), ползучесть и растрескивание под напряжением в среде.
Тепловой
Показатель текучести расплава (ПТР), температура теплостойкости (HDT), температура размягчения по Вика, линейное тепловое расширение.
Термический анализ
Температуры переходов и кристалличность методом ДСК, состав и разложение методом ТГА, динамико-механическое поведение методом ДМА.
Горение
Классификация UL 94, кислородный индекс (LOI), испытания раскалённой проволокой и игольчатым пламенем.
Старение
Ускоренное старение ксеноновой дугой и флуоресцентным УФ, старение горячим воздухом, влажность и конденсация.
Физический
Плотность, водопоглощение, зольность, газо- и паропроницаемость плёнок и листов.

Часто путаемое в этой области

Результат испытания пластмассы без указанной скорости и температуры испытания невозможно интерпретировать; вязкоупругое поведение зависит от этих параметров.
Результат образца не переносится напрямую на реальную деталь; ориентация при формовании и линии спая имеют решающее значение.
Значения HDT и Vicat НЕ являются рабочими температурами; они дают лишь приблизительное указание верхнего предела и не применимы под нагрузкой.
Класс UL 94 зависит от толщины; при иной толщине стенки требуется повторная проверка.
Для влагопоглощающих полимеров (таких как полиамид) результаты вводят в заблуждение, если не проведено кондиционирование.
Результаты ASTM D638 и ISO 527 не являются напрямую эквивалентными; геометрия образцов и определения скорости различаются.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Выбор материала и утверждение поставщика
Соответствие требованиям стандарта на продукцию по горючести и теплостойкости
Проверка использования вторичного сырья и контроль партий
Контроль процесса формования и стабильность партий
Подтверждение стойкости к старению для наружного применения

Связанные тесты

Charpy: частые вопросы

В чем разница между Шарпи и Изодом?

Оба испытания являются ударными маятниковыми испытаниями. В методе Шарпи образец расположен горизонтально и поддерживается в двух точках, при этом удар приходится на противоположной стороне надреза; в Изоде образец зажимается вертикально как консоль и удар оказывается со стороны надреза. Результаты не могут быть преобразованы между ними.

Сколько образцов необходимо?

Обычно требуется набор из трех образцов на каждую температуру. Если необходимо построить кривую переходной температуры, необходимы наборы для нескольких температур.