ASTM E23: Ударное испытание металлических образцов с надрезом, Шарпи и Изод
Стандарт ASTM E23 содержит описание ударных испытаний металлических материалов с надрезом и охватывает испытания образцов с надрезом по Шарпи и Изод. На практике разброс результатов часто возникает из-за изготовления образцов, качества надрезов, термообработки, позиционирования образца, выбора маятника и верификации испытательной конструкции. ZwickRoell помогает лабораториям взять эти факторы под контроль с помощью подходящего испытательного оборудования, приспособлений для установки образцов, температурных решений, программного обеспечения testXpert и средств автоматизации.
Более подробное описание ударного испытания металлических образцов с надрезом можно найти в стандарте ISO 148-1.
Частые источники ошибок Проведение испытания Возможности автоматизации Часто задаваемые вопросы к стандарту Запросить консультацию
ASTM E23 – самое важное в краткой форме
- Стандарт ASTM E23 применяется для ударных испытаний металлических образцов с надрезом и охватывает, в отличие от стандарта ISO 148, испытания не только по Шарпи, но и по Изод.
- Испытание чувствительно к геометрии образцов, глубине надреза, позиции надреза, качеству поверхности и однородности материала. Даже небольшие отклонения могут изменить измеренную энергию удара.
- При проведении температурных испытаний время между извлечением образца из термокамеры и ударным испытанием является решающим для достоверности результатов.
- Результаты испытаний по Шарпи и Изод нельзя сравнивать напрямую, поскольку нагружение образцов осуществляется по-разному.
- Стандарт ASTM E23 содержит требования для прямой и косвенной верификации маятникового копра.
- Фирма ZwickRoell предлагает подходящие маятниковые копры, приспособления для укладки образцов, термокамеры, программы испытаний testXpert и автоматизацию испытаний по Шарпи для снижения типичных влияний человеческого фактора.
ASTM E23 на практике: основные источники ошибок и влияние на результаты испытаний
Процесс испытания образца с надрезом на ударный изгиб на первый взгляд кажется простым: уложить образец, сбросить маятник, определить энергию удара. Однако на практике сходимость результатов зависит от многих факторов. Особенно критическими являются все этапы, влияющие на надрез, температуру образца, положение центра удара или потери энергии маятника.
Типичные причины разброса результатов:
- Не соответствующие стандарту размеры образцов:стандартные образцы по Шарпи обладают размерами 10 × 10 × 55 мм. Отклонения от значений длины, ширины, высоты ли остаточного поперечного сечения изменяют изгибающее нагружение и осложняют сравнение с эталонными значениями или результатами из других лабораторий.
- Некорректная геометрия надреза: глубина, радиус и форма надреза влияют на локальную концентрацию напряжения. Слишком малая глубина надреза может приводить к повышенным значениям энергии удара, слишком глубокий надрез - к пониженным значениям.
- Неверная позиция надреза:у образцов по Шарпи надрез располагается по центру, у образцов по Изод - не по центру. Если надрез расположен неправильно или если образец по Шарпи испытывают как образец по Изод, то полученный результат не будет достоверным.
- Путаница между надрезами V- и U-образной формы: различные формы надрезов нельзя сравнивать друг с другом напрямую. Геометрия надреза определяет характеристики разрушения, она должна подходить к выбранному методу и анализу.
- Плохое качество надреза или поверхности образца: царапины, заусенцы или дефекты поверхности могут влиять на прохождение трещины. Дополнительно шероховатые или поврежденные образцы могут сильнее нагружать упоры и негативно влиять на последующие измерения.
- Расположение не по центру при испытании по Шарпи: образец должен располагаться таким образом, чтобы молот маятника ударил по нему в зоне надреза. Если образец лежит не по центру, то точка нагружения смещается и измеренная энергия удара может значительно отклониться.
- Неподходящий зажим при испытании на Изод: при испытании на Изод образец зажимается с одной стороны. Различные усилия зажима или невоспроизводимый зажим изменяют краевые условия и вместе с тем характеристики разрушения.
- Недостаточная термообработка: при низких температурах многие металлы становятся более хрупкими. Если образец термообработан не полностью, результат не сможет надежно отобразить фактическую температуру испытания.
- Слишком длинный промежуток времени между извлечением и ударом: При значительной разнице температур с окружающей средой для проведения испытания остается лишь очень короткий промежуток времени. Любое промедление увеличивает риск того, что образец больше не будет располагать предусмотренной температурой.
- Не охлажденные щипцы:если взять охлажденный образец теплыми щипцами, то это локальное тепло может перейти в образец. Это особенно критично при испытаниях вблизи температуры перехода от вязкого состояния к хрупкому.
- Неверный выбор маятника: стандарт ASTM E23 регламентирует верхнюю границу в 80 % энергии маятника и дополнительно нижнюю границу в зависимости от разрешения измерения (максимальное разрешение прибора: 25-кратное; при разрешении нашего цифрового индикатора в 0,1 Дж это соответствует нижней границе в 2,5 Дж). Неподходящий диапазон измерения может негативно повлиять на точность и достоверность результатов.
- Недостаточная верификация испытательной конструкции: ASTM E23 охватывает прямую и косвенную верификацию. Ширина пролета, радиусы, боек, эталонные образцы и свойства прибора необходимо отслеживаемо проверять, в противном случае системные отклонения останутся нераскрытыми.
- Износ или загрязнения на упорах: Изношенные упоры, отколовшиеся частицы или продукты износа могут изменить условия прилегания образца. Это особенно критично при серийных испытаниях, если не удалять загрязнения вовремя.
Вы хотите повысить воспроизводимость испытаний по стандарту ASTM E23 или обеспечить надежность существующего решения?
Ваш местный специалист из фирмы ZwickRoell поможет Вам выбрать маятниковый копер, ударный кронштейн, молот маятника, термокамеру, программное обеспечение и степень автоматизации - в соответствии с материалами, требованиями стандартов и объемами образцов..
Проведение ударных испытания образцов с надрезом по ASTM E23 на оборудовании фирмы ZwickRoell
Подробное описание критических этапов испытания и решений фирмы ZwickRoell:
Температурные испытания Позиционирование образца Выбор маятникового копра Выбор молота маятника Выбор ударного кронштейна и упоров Верификация Потери энергии Возможности автоматизации
Испытание проводится следующим образом:
При ударном испытании по ASTM E23 металлический образец с надрезом подвергается ударному нагружению молотом маятника. Стандарт охватывает испытания по Шарпи и Изод.
- При испытании по Шарпи образец укладывается на две опоры; удар осуществляется в зоне надреза.
- При испытании на Изод образец зажимается с одной стороны, удар наносится по узкой грани.
Перед испытанием регламентируются размеры образца, геометрия надреза, температура и подходящий молот маятника. После сброса маятник бьет по образцу или разрушает его. Из разности между исходной высотой и высотой подъема определяют использованную энергию удара в джоулях. Дополнительно можно оценить характер разрушения (например, составляющую хрупкого разрушения).
Для оценки свойств материалов в зависимости от температуры образцы испытывают при комнатной, пониженной или повышенной температуре, чтобы определить характер перехода от вязкого разрушения к хрупкому.
Температурные испытания: несколько секунд могут быть решающими для сходимости результатов
Многие металлические материалы изменяют свои характеристики разрушения при температуре. При низких температурах разрушение более хрупкое, при комнатной или повышенной температуре - более вязкое. Поэтому испытание по стандарту ASTM E23 часто применяется для оценки температур перехода или составляющей хрупкого разрушения.
Особенно критическим является время между извлечением образца из термокамеры и ударным испытанием. Если образец укладывается слишком медленно или нагревается, то результат больше не может надежно отображать предусмотренную температуру испытания.
Для ручных испытаний фирма ZwickRoell предлагает охлаждаемые щипцы, чтобы при захвате образца не возникала нежелательная передача тепла. Кроме того, термокамера располагается рядом с маятниковым копром, что обеспечивает быстрый процесс.
Щипцы захватывают образец в зоне надреза и, таким образом, обеспечивают его быстрое и точное расположение в ударном кронштейне. При автоматизированных испытаниях по Шарпи система подачи обеспечивает соблюдение временного окна между извлечением образца из термокамеры и ударным испытанием. Это снижает влияние человеческого фактора и повышает воспроизводимость, особенно при температурных испытаниях.
Позиционирование образца: небольшие погрешности положения изменяют ударное нагружение
При испытании по Шарпи образец должен быть расположен точно так, чтобы удар маятника приходился на зону надреза. Даже боковое смещение приводит к прекращению идеального взаимодействия надреза, линии удара и упоров.
При ручном испытании сходимость результатов сильно зависит от уровня подготовки, навыков и скорости ввода данных оператором. Это особенно касается охлажденных образцов, если дополнительно необходимо соблюдать регламентированное время.
Такие вспомогательные приспособления, как щипцы с захватом надреза, ограничители или позиционирующие приспособления облегчают укладку образца по центру. При автоматизированных системах по Шарпи подача осуществляется воспроизводимо. Таким образом, контролируется не только время между термообработкой и ударом, но и обеспечивается стандартизированное положение образца в испытательной конструкции.
Маятниковые копры фирмы ZwickRoell для испытаний по ASTM E23
Для испытаний по ASTM E23 применяются различные маятниковые копры серии HIT, в зависимости от потребления энергии, метода испытания, объемов образцов и степени автоматизации. Решающим является не только максимальный энергоресурс маятника, но и конфигурация испытательной конструкции, состоящая из молота маятника, ударного кронштейна, упоров, бойка, защитной кабины, программного обеспечения и опциональной автоматизации.
HIT50P – компактное решение для низкой энергии удара по ASTM E23
Для испытания по Шарпи по ASTM-E23 с низким поглощением энергии копер HIT50P может стать компактным и экономичным решением. Это особенно важно для лабораторий, в которых проводят испытания по ASTM E23, но не нуждаются в высоких энергиях удара или не располагают свободным местом для большого маятникового копра.Копер HIT50P особенно подходит в тех случаях, если ожидаемые значения энергии находятся в пределах допустимого диапазона измерения. Для маятника с энергией 50 Дж установленный стандартом ASTM E23 верхний предел, составляющий 80 % от номинальной энергии маятника, может означать возможность проведения испытаний с энергией до 40 Дж. Таким образом, копер HIT50P интересен, прежде всего, для испытаний более хрупких металлических материалов или испытаний с более низким поглощением энергии.
Копер HIT300P / HIT450P – универсальный для испытаний по Шарпи и Изод
Копер HIT300P/HIT450P разработан для ударных испытаний металлических образцов, он подходит для проведения испытаний по Шарпи и Изод согласно ASTM E23.
При испытаниях по Шарпи полуавтоматическая система центровки образцов обеспечивает точное выравнивание образца по надрезу. Образец позиционируется воспроизводимо; при сбросе маятника система центровки автоматически выводится из рабочей зоны. Тем самым предотвращается смещение образца при закрытии защитной двери или его неточное расположение относительно линии удара.Для лабораторий с переменными задачами испытаний универсальный ударный кронштейн является гибким решением, поскольку он позволяет проводить испытания по Шарпи и Изод. Если проводятся исключительно или преимущественно испытания по Шарпи, то может иметь смысл приобретение специального ударного кронштейна по Шарпи, особенно при повышенных объемах образцов.
Копер HIT750P – высокие энергии удара для испытаний по Шарпи
Копер HIT750P разработан для ударных испытаний металлических образцов с надрезом по Шарпи с высокими требованиями к энергии. Обладая номинальным энергоресурсом в 750 Дж, высотой сброса в 1.500 мм и скоростью удара в 5,42 м/с, копер HIT750P успешно справляется с самыми сложными задачами. Доступные молоты маятника на 300 Дж, 450 Дж, 600 Дж и 750 Дж обеспечивают адаптацию к различным материалам и ожидаемому поглощению энергии.В области испытаний копер HIT750P особенно эффективен, если требуются надежное испытание более вязких материалов или высокие энергии удара. Автоматический подъемный механизм маятника, электромагнитный механизм сброса маятника, быстрая подача образцов, прошедших термообработку, а также электронный и аналоговый индикатор результатов обеспечивают стабильный и отслеживаемый процесс испытания.
Еще одним преимуществом является поддерживаемый программным обеспечением учет трения о воздух и в подшипниках. Это позволяет исключать из расчета результатов энергетические потери, не связанные с образцом. Это снижает систематические погрешности и улучшает сходимость измеренных значений.
Молот маятника и диапазон измерения: энергия должна соответствовать материалу
Стандарт ASTM E23 содержит описание допустимого диапазона энергии маятника. Верхняя граница составляет 80 % от энергии маятника. Дополнительно, в отличие от стандарта ISO 148, существует нижняя граница, которая зависит от максимального разрешения прибора. Таким образом, молот маятника должен быть не только достаточно большим, но и соответствовать ожидаемому энергопотреблению.
Для более хрупких материалов может быть достаточно меньшего маятника. Для более вязких материалов необходим увеличенный энергоресурс. При превышении допустимого диапазона необходимо перейти к большему маятнику или изменить геометрию образца.
Маятниковые копры серии HIT фирмы ZwickRoell разработаны для различного энергопотребления. Для испытаний по ASTM E23 маятниковый копер HIT50P при низких энергиях удара может стать оптимальным компактным решением. Для повышенных энергий можно рассмотреть увеличенные маятниковые копры с энергией 450 Дж или 750 Дж. Выбор должен основываться на предварительных испытаниях, характеристиках материалов, ожидаемой энергии удара и требованиях стандарта.
Ударный кронштейн, упоры и боек: решающие факторы для получения стабильных результатов
Для воспроизводимых испытаний образцов с надрезом на ударный изгиб по ASTM E23 решающим является не только выбор подходящего молота маятника. Ширина пролета, геометрия упоров и состояние бойка непосредственно влияют на нагружение образца. Износ, загрязнения или поврежденные опорные поверхности могут искажать результаты. Поэтому упоры и бойки необходимо регулярно проверять и при необходимости менять.
Ширина пролета и геометрия упоров имеют непосредственное влияние на изгибающее нагружение образца. Если ширина пролета слишком велика, образец разбивается легче. Если слишком мала, возникают повышенные значения энергии удара. Изношенные, поврежденные или загрязненные упоры, а также изношенный боек тоже изменяют условия расположения образца и приложения усилия.
Для испытаний по Шарпи можно использовать ударный кронштейн по Шарпи фирмы ZwickRoell. Упоры можно перевернуть или поменять местами, что обеспечивает их многократное использование. Это продлевает срок их службы и снижает потребность в запасных частях. Если помимо Шарпи также предусмотрены другие методы испытаний (например, Изод), то универсальный ударный кронштейн предлагает дополнительную гибкость.
Установка маятникового копра также важна. Достаточно массивное и стабильное основание снижает колебания и нежелательные потери энергии. Таким образом, энергия, измеренная в ходе испытания, максимально однозначно соотносится с характером разрушения образца.
Прямая и косвенная верификация: ASTM E23 требует большего, чем просто измерение
Стандарт ASTM E23 содержит верификацию маятникового копра. При прямой верификации проверяют измеряемые величины (ширина пролета, радиусы упоров или геометрия бойка). При косвенной верификации проводят испытания эталонных образцов, чтобы проверить, находятся ли ожидаемые результаты в пределах допустимых допусков.
Если косвенная верификация находится за пределами допуска, то это означает отклонение в испытательной конструкции, износ или состояние прибора, которое необходимо исследовать точнее.
Фирма ZwickRoell поддерживает лаборатории, предлагая соответствующие стандартам маятниковые копры, калибруемые и подлежащие поверке испытательные конструкции, а также экспертные услуги по сервисному обслуживанию и консультированию. Для воспроизводимого проведения испытаний по ASTM E23 решающим является не только маятник, но и вся конфигурация, состоящая из ударного кронштейна, бойка, упоров, измерительной системы, программного обеспечения и регулярной проверки.
Трение, сопротивление воздуха и потери энергии: ликвидация систематических отклонений
У маятниковых копров возникают непреодолимые потери энергии из-за трения и сопротивления воздуха. Если их не учитывать, потери энергии отразятся на результатах испытаний, хотя они не были вызваны самим материалом.
Маятниковые копры фирмы ZwickRoell позволяют определять трение и сопротивление воздуха. При неизменной конфигурации эти потери можно учесть и компенсировать при измерении результатов. Это повышает достоверность значений энергии удара и снижает систематические отклонения.
Автоматизированные испытания образцов с надрезом на ударный изгиб по ASTM E23
При испытаниях по ASTM E23 автоматизация особенно имеет смысл в тех случаях, когда испытания по Шарпи проводят при температуре, с большими объемами образцов или с максимальным снижением влияния человеческого фактора. Зачастую наиболее критичным моментом является не само испытание на ударный изгиб, а предшествующие ему процессы: термообработка, извлечение, позиционирование образца, закрытие защитной кабины и запуск испытания должны осуществляться воспроизводимо и в пределах заданного временного окна.
С помощью роботизированной системы ‚roboTest I‘ испытание металлических образцов с надрезом на ударный изгиб по Шарпи можно проводить автоматизированно. Система берет на себя термообработку, подачу образцов, их позиционирование и запуск испытания. Это снижает такие влияния человеческого фактора, как температура и влажность рук, загрузка образца не по центру или замедление запуска испытания.
При температурных испытаниях это особенно важно. Образец после извлечения из термокамеры должен быть испытан в течение нескольких секунд, чтобы сохранить фактическую температуру испытания. Автоматизация поддерживает именно этот этап: Процесс стандартизируется, время между термообработкой и ударом контролируется, и позиционирование образца становится воспроизводимым.
Для лабораторий с большими объемами образцов автоматизация дополнительно обеспечивает преимущество в эффективности. Оператору не нужно загружать и испытывать каждый образец по отдельности — вместо этого он может выполнять повторяющиеся серийные испытания, следуя гораздо более стандартизированному процессу. Это разгружает персонал лаборатории и одновременно улучшает сходимость результатов.
- Полуавтоматическое испытание по Шарпи
Доступен полуавтоматический вариант копра HIT450P. Оператор подает образцы в термокамеру по отдельности. Образцы доводятся до заданной температуры посредством времени выдержки. Как только образец готов к испытанию, оператор получает соответствующий сигнал и запускает испытание каждого образца нажатием на кнопку.
Основное преимущество заключается в надежности процесса: образец покидает термокамеру и подвергается испытанию в пределах требуемого временного окна. При этом оператор остается вовлеченным в процесс, однако ему не приходится выполнять критически важные этапы полностью вручную. - Полностью автоматическое испытание по Шарпи
Для маятниковых копров HIT450P и HIT750P фирма ZwickRoell предлагает полностью автоматический вариант с магазинами башенного типа. В магазин помещается до 45 стандартных образцов с поперечным сечением 10 × 10 мм. Несколько магазинов можно интегрировать в систему. Образцы размещаются в магазине, автоматически подаются в термокамеру, доводятся до нужной температуры, испытываются и затем выводятся из системы с помощью опциональной линии утилизации.
По желанию можно сортировать остатки образцов, распознавать образцы по ID-коду, отбраковывать образцы с ошибками считывания, снимать размеры образцов и очищать упоры после каждого испытания. При изменении высоты маятника система IntelliDrive может автоматизировать регулировку высоты маятника.
Вы регулярно проводите температурные испытания по Шарпи или испытываете большие партии образцов по ASTM E23?
Автоматизированные испытательные системы фирмы ZwickRoell стандартизируют термообработку, подачу, позиционирование образцов и присвоение результатов. Это снижает влияние человеческого фактора, фиксирует временное окно между термообработкой и ударом, разгружает персонал лаборатории при повторных серийных испытаниях.
Типичные области применения стандарта ASTM E23
Стандарт ASTM E23 используется везде, где необходимо оценить поведение металлических материалов при ударном нагружении.
Типичные области применения:
- Контроль качества на производстве металлов: металлургические и литейные предприятия, а также производители металлических материалов проверяют соответствие свойств материалов техническим условиям.
- Подтверждение характеристик материалов для заказчиков: результаты ударных испытаний можно использовать в технических паспортах, сертификатах испытаний или процессах приемки.
- Выбор материалов при проектировании и разработке: испытание помогает принять решение о том, пригоден ли материал для применения в условиях определенных температурных или ударных нагрузок.
- Оценка характеристик хрупкого разрушения: испытание помогает определить переход от вязкого к хрупкому характеру разрушения, особенно при низких температурах.
- Сравнение партий и процессов изготовления: результаты испытаний могут показать, изменяется ли поведение материала в зависимости от партии, режима термообработки или способа изготовления.
- Калибровка и аккредитация: испытательные лаборатории и органы по аккредитации используют этот метод для обеспечения надежности испытательных систем и рабочих процессов, а также для гарантии сходимости результатов.
- Исследования и образование: испытание по стандарту ASTM E23 позволяет выявить основные взаимосвязи между влиянием надреза, температурой и характером разрушения.
Эффективное и отслеживаемое проведение испытаний по стандарту ASTM E23 с помощью программного обеспечения testXpert
Программное обеспечение testXpert поддерживает проведение испытаний образцов с надрезом на ударный изгиб по ASTM E23 там, где решающее значение имеют воспроизводимые процессы, отслеживаемые параметры и надежная идентификация результатов. Параметры испытаний можно сохранять в подготовленных программах испытаний. Это стандартизирует процессы испытания и снижает влияние человеческого фактора.
Программное обеспечение можно использовать на маятниковом копре как автономное решение через цифровой дисплей или на подключенном ПК. Для лабораторий с простыми процессами испытаний может быть достаточно дисплея непосредственно на приборе. При работе с большими объемами данных, проведении анализа, формировании отчетов или интеграции с существующими системами подключение к ПК обеспечивает дополнительное удобство.
Функциональное преимущество заключается в однозначной идентификации результатов испытаний, информации об образцах и параметров испытаний. В автоматизированных системах программное обеспечение может дополнительно взаимодействовать со сканером ID-кода, приборами для снятия размеров, термокамерой и системой управления результатами. Это упрощает ведение документации в соответствии с нормативными требованиями, снижает вероятность ошибок при передаче данных и обеспечивает сходимость результатов испытаний для различных серий продукции.
Часто задаваемые вопросы по стандарту ASTM E23
Испытание по стандарту ASTM E23 предназначено для определения энергии удара и оценки ударной вязкости металлических материалов. Оно показывает, как металл реагирует на ударное нагружение и проявляет ли он скорее вязкие или хрупкие свойства. Данное испытание особенно важно для оценки характеристик хрупкого разрушения и для сравнения материалов при различных температурах.
Центральным измеренным значением является используемая энергия удара в джоулях. Дополнительно можно оценить характер разрушения (например, составляющую хрупкого разрушения). Эта оценка проводится по поверхности разрушения.
Принципы испытаний во многом схожи, особенно при проведении испытаний металлических образцов с надрезом по Шарпи. Важное отличие заключается в том, что стандарт ASTM E23 помимо испытаний по Шарпи также охватывает испытания по Изод. Кроме того, верификация испытательного прибора непосредственно содержится в стандарте ASTM E23, тогда как в стандарте ISO 148 она рассматривается в других его частях.
Образцы без надреза технически можно испытывать с помощью соответствующего оборудования, однако, согласно данной классификации, они не являются составной частью нормативного испытания по ASTM E23.
При испытании по Шарпи образец укладывается на две опоры, удар осуществляется в зоне надреза. При испытании на Изод образец зажимается с одной стороны, удар наносится по узкой грани. Поэтому результаты этих испытаний нельзя сравнивать напрямую.
Выбор зависит от того, какие именно нагрузки должны воспроизводиться при последующей эксплуатации. Метод по Шарпи предусматривает нагружение уложенного образца на ударный изгиб. Изод предусматривает зажим образца с одной стороны. Поэтому метод испытаний должен соответствовать поставленной задаче и поведению изделия.
Типичные стандартные образцы по Шарпи обладают длиной 55 мм, шириной 10 мм и толщиной 10 мм. Надрез расположен в центре образца. В зависимости от метода используются V-, U-образные надрезы или надрезы в форме замочной скважины.
Для V-образных надрезов особо важное значение имеют глубина и радиус, а также остаточная ширина в основании, поскольку они определяют концентрацию напряжений в зоне надреза. При U-образных надрезах больший радиус изменяет характер разрушения. Поэтому различные формы надрезов нельзя сравнивать друг с другом напрямую.
Типичные стандартные образцы по Изод обладают длиной 75 мм, шириной 10 мм и толщиной 10 мм. Надрез располагается вне центра образца, на расстоянии 28 мм от головки образца.
Образцы по Изод отличаются от образцов по Шарпи, в первую очередь, расположением надреза и типом нагружения. Образец зажимается с одной стороны, а не укладывается на две опоры, как по методу Шарпи.
Эти различия являются решающими для анализа. Результаты испытаний по Шарпи и Изод нельзя сравнивать напрямую, поскольку испытательная конструкция, приложение усилия и механика разрушения различаются.
Надрез создает концентрацию напряжения, с которой начинается разрушение. Поэтому глубина, форма, радиус и позиция надреза, а также позиция качество поверхности напрямую влияют на измеренную энергию удара и прохождение разрушения.
Если использование стандартных образцов не возможно из-за материала, геометрии изделия или доступного количества материала, можно применять образцы меньшего размера - так называемые образцы уменьшенного формата или образцы Subsize. В таких случаях используют специальные опоры, чтобы высота образца подходила к маятнику.
Кроме того, фактические размеры образцов следует документировать и учитывать при оценке. Это особенно важно, поскольку образцы меньшего размера могут демонстрировать иные показатели поглощения энергии по сравнению со стандартными образцами. Поэтому результаты стандартных образцов и образцов меньшего размера нельзя сравнивать друг с другом без учета различий в их характеристиках.
Многие металлы при низких температурах становятся более хрупкими. Поэтому ударные испытания образцов с надрезом часто проводят при различных температурах, чтобы оценить переход от вязкого разрушения к хрупкому.
Если после извлечения образца из термокамеры до момента испытания проходит слишком много времени, его температура меняется. Это может привести к разбросу результатов, особенно при испытаниях при температурах ниже комнатной или вблизи температуры перехода.
Испытания по Изод проводят, как правило, при комнатной температуре. Причина лежит в испытательной конструкции: Образец зажимается с одной стороны, и зажим зачастую является составной частью маятникового копра. Это означает, что термообработку в зоне зажима нельзя проводить так же, как в случае с образцами по Шарпи.
Поэтому для температурных ударных испытаний образцов с надрезом подходящим методом во многих случаях является Шарпи. Здесь образец можно подвергать термообработке, быстро загружать в рабочую зону и испытывать в пределах необходимого временного окна.
Маятник должен подходить для ожидаемого потребления энергии. Стандарт ASTM E23 регламентирует верхнюю границу в 80 % энергии маятника и дополнительно нижнюю границу в зависимости от разрешения измерения (максимальное разрешение прибора: 25-кратное; при разрешении нашего цифрового индикатора в 0,1 Дж это соответствует нижней границе в 2,5 Дж). Неподходящий диапазон измерения может негативно повлиять на достоверность результатов.
Да, для более низких диапазонов энергии подходящим решением может быть копер HIT50P (50 Дж) , особенно если ожидаются только небольшие энергии удара или если в лаборатории мало места. Для испытаний по ISO 148 этот уменьшенный маятниковый копер не подходит, поскольку требуемая скорость удара не достигается.
Подготовленные на фирме ZwickRoell автоматизированные решения ‚roboTest I‘ разработаны для испытаний металлических образцов по Шарпи. Они комбинируют подачу образцов, термообработку, время выдержки, позиционирование и испытание. В зависимости от системы возможны полностью или полуавтоматические процессы.
Программное обеспечение testXpert поддерживает стандартизированные программы испытаний, отслеживаемые параметры испытания, идентификацию результатов и документирование. В автоматизированные системы можно интегрировать дополнительные функции: распознавание ID-кода, снятие размеров и управление результатами.
