Badanie udarności
Próby udarności to badania krótkoczasowe, które dostarczają informacji o zachowaniu się materiałów lub komponentów pod wpływem szybkich obciążeń i zmiennych temperatur. Systemami badawczymi do tych testów są młoty do badania udarności lub młoty opadowe.
Wszystkie materiały wykorzystywane są w codziennym użytkowaniu w zmiennych temperaturach. Ponieważ zachowanie przy pękaniu zależy również od temperatury, materiały są często badane w całym zakresie temperatur pracy. Pokazuje, w jakiej temperaturze i w jakim stopniu materiał staje się kruchy pod wpływem temperatury.
Z przykładowego wykresu wynika, że spadek wytrzymałości stali konstrukcyjnej w temperaturze -40°C wynosi 25% w porównaniu do wytrzymałości w temperaturze 0°C. Tworzywa sztuczne również wykazują podobne zachowanie, na ogół znacznie wyraźniejsze. Często przeprowadza się na nich również badania udarności w różnych temperaturach.
Badanie udarności za pomocą młotów wahadłowych Badanie udarności za pomocą młota opadowego Badanie udarności za pomocą maszyn wytrzymałościowych wysokich prędkości
Jaka jest różnica między próbami udarności Charpy'ego i Izoda?
W badaniach udarności najczęściej stosuje się próbę według Charpy lub IZODa. Testy Charpy'ego realizowane są zgodnie z normami ISO 179-1 i ASTM D6110. Instrumentalizowane badania Charpy zgodnie z ISO 179-2. Badania Izoda przeprowadza się zgodnie z ISO 180, ASTM D256, ASTM D4508, jak i „Unnotched cantilever beam impact“ zgodnie z ASTM D4812.
Badanie udarności według Charpy
Charpy według ISO 179-1 jest preferowaną metodą badania tworzyw sztucznych w ramach normy dotyczącej charakterystyk jednopunktowych ISO 10350-1. Badanie najlepiej przeprowadzać na nienaciętych próbkach badanych przy uderzeniu wąskobocznym (1eU). Jeżeli próbka nie pęka w trakcie badania, kolejne badania przeprowadza się na próbkach z karbem. Nie ma możliwości porównania wyników badań. Jeśli próbka z karbem nadal nie powoduje pęknięcia próbki, stosuje się metodę rozciągania udarowego.
Instrumentalizowane badanie udarności według Charpy’ego
Rejestrując krzywą siła-czas, można uzyskać wykres siły-drogi z doskonałą dokładnością poprzez podwójną integrację przy użyciu wysokiej jakości technologii pomiarowej. Uzyskane dane można wykorzystać na różne sposoby:
- Dodatkowe parametry umożliwiające lepsze zrozumienie zachowania materiału
- Charakterystyka mechaniczna pękania
- Automatyczne, niezależne od użytkownika określenie rodzaju pęknięcia na podstawie krzywej na wykresie siła-droga
Z jednej strony krzywe wartości mierzonych zawsze wykazują charakterystyczne oscylacje. Wibracje te pochodzą od korpusu próbki, a ich częstotliwość ma określone funkcjonalne powiązanie z geometrią próbki, wymiarami i wartością modułu polimeru. Duży zakres pomiarowy to kolejna ważna zaleta oprzyrządowania. Mierzone są siły, a nie energia, jak ma to miejsce w przypadku konwencjonalnych wahadłowych młotów do badania udarności. Ponieważ elektronika pomiarowa umożliwia dokładne pomiary już od 1/100 siły nominalnej, dolna granica mierzalnej energii uderzenia jest zwykle określana na podstawie czasu trwania testu i częstotliwości drgań własnych elementów pomiarowych. Umożliwia to pokrycie całego zakresu pomiarowego opisanego w ISO 179-2 za pomocą dwóch instrumentalizowanych młotów wahadłowych.
Badanie udarności według Izoda
W amerykańskiej normie ASTM badania przeprowadza się głównie metodą Izoda, która jest określona w ASTM D256 . W ramach tej normy wszystkie próby udarności przeprowadzane są na próbkach z karbem. Jeśli można wyprodukować tylko małe próbki do badań, można zastosować metodę "Chip-impact" zgodnie z ASTM D4508, która jest odpowiednikiem próby udarności Dynstat.
Badanie udarności maszynami wysokich prędkości
Maszyny wytrzymałościowe wysokich prędkości-HTM mogą mieć bardzo uniwersalne zastosowanie w badaniach tworzyw sztucznych, gdyż obejmują bardzo duży zakres prędkości i siły badania oraz mogą być bardzo elastycznie stosowane w zakresie rozciągania i ściskania. Montaż komór temperaturowych pozwala na badania w szerokim zakresie temperatur.
