ISO 148-1: Charpy metallerde çentik darbeli eğme testi
ISO 148 standardına göre yapılan çentikli darbe eğme testi, metalik malzemelerin darbe enerjisini ve kırılma davranışını belirlemeye yarar. Bu yöntem, malzemelerin darbe ve çarpma yüklerini güvenli bir şekilde absorbe etmesi gereken uygulamalar için özellikle önemlidir. Kalite güvencesi, malzeme geliştirme, üretim kontrolü ve akreditasyon alanlarında kullanılır.
Uygulamada, sapmalar genellikle numune boyutlarındaki hatalar, çentik kalitesi, sıcaklık sapmaları veya operatörün etkisinden kaynaklanır. ZwickRoell, uygun sarkaçlı darbe cihazları, yerleştirme yardımcıları, sıcaklık kontrol çözümleri, testXpert test yazılımı ve otomasyon seçenekleriyle size destek olur.
Test yöntemi ayrıca ASTM E23'te açıklanmış ve belirtilmiştir. ISO standardı aynı zamanda bir Avrupa standardıdır (EN ISO 148-1).
Sık karşılaşılan hata kaynakları Test uygulaması Otomasyon olanakları Standartla ilgili sıkça sorulan sorular Talep edin
ISO 148-1 – Özetle en önemli noktalar
- ISO 148-1 standardı, U veya V şeklinde çentikli metal numuneler üzerinde yapılan Charpy çentikli darbe eğme testini tanımlar ve darbe enerjisi (çentikli darbe işi) ile darbe dayanıklılığının belirlenmesine yarar.
- Bu test, bir metalin daha çok tok mu yoksa kırılgan mı davrandığını gösterir; ayrıca, sıcaklığa bağlı olarak tok-kırılgan geçişi de belirlenebilir.
- Uygulamada en büyük hata kaynakları, numune boyutları, çentik derinliği, çentik konumu, yüzey kalitesi, yanlış numune yerleşimi ve yetersiz şekilde kontrol edilen sıcaklık ayarıdır.
- Sıcaklık kontrollü testler zorludur, çünkü numune ısı kabininden çıkarıldıktan sonra birkaç saniye içinde test edilmelidir.
- Doğru sarkaç boyutu, standartlara uygun darbe hızı, kalibre edilmiş dayanaklar ve telafi edilmiş sürtünme ile hava direnci kayıpları, karşılaştırılabilir sonuçlar elde etmek için belirleyicidir.
- ZwickRoell, ISO 148 standardına uygun sarkaçlı darbe cihazları, Charpy darbe blokları, yerleştirme yardımcıları, sıcaklık kontrol çözümleri ve otomasyon sistemleri sunmaktadır.
- testXpert test yazılımı, standartlaştırılmış test prosedürlerini, güvenli parametre ayarlamayı, izlenebilir dokümantasyonu ve test verilerinin laboratuvar süreçlerine entegrasyonunu destekler.
Uygulamada ISO 148-1 standardı: Sık karşılaşılan hata kaynakları ve bunların sonuçlar üzerindeki etkisi
Uygulamada, çentikli darbe eğme testinin kalitesini belirleyen tek faktör sarkaçlı darbe mekanizması değildir. Sonuçlardaki sapmalar çoğu zaman darbe gerçekleşmeden önce ortaya çıkar: numune hazırlama, sıcaklık ayarlama veya manuel yerleştirme aşamalarında. İşte tam da bu adımlar, sonuçların karşılaştırılabilir, tekrarlanabilir ve güvenilir olup olmadığını belirler.
Olası hata kaynakları:
Numune hazırlama ve numune kalitesi Yerleştirme ve hizalama Sıcaklığın etkisi Test sistemi
Numune hazırlama ve numune kalitesi
Tipik hata kaynakları:
- Standartlara uygun olmayan numune boyutları: Standart Charpy numunelerinin boyutları 10 × 10 × 55 mm’dir. Bu boyutlardan sapmalar, kırılma davranışını değiştirir ve referans değerlerle karşılaştırmayı zorlaştırır.
- Hatalı veya düzensiz çentik: Çentik derinliği ve çentik yarıçapı, ölçülen enerjiyi önemli ölçüde etkiler. Daha küçük bir çentik daha yüksek darbe enerjilerine yol açabilirken, daha büyük bir çentik daha düşük değerlere yol açabilir.
- Merkezden sapmış çentik: Charpy testinde, sarkaçlı çekiç karşı tarafa kesin bir şekilde çarpabilmesi için çentik tam ortada bulunmalıdır.
- V ve U çentiklerinin karıştırılması: V ve U çentikleri, farklı geometrileri nedeniyle karşılaştırılamaz sonuçlara yol açar.
- Yüzey kusurları ve çizikler: Hasarlar veya çizikler, çatlağın yayılmasını etkileyebilir ve en kötü durumda dayanakları da hasar görebilir.
- Malzeme homojenliği eksikliği veya yanlış parti:Farklı malzeme koşulları, çentikli darbe enerjisini ve gevrek kırılma oranını doğrudan etkiler.
Sıcaklık kontrolü ve zaman aralığı
ISO 148 standardına göre yapılan sıcaklık kontrollü testler, metalik malzemelerin kırılma davranışının sıcaklıkla birlikte önemli ölçüde değişebilmesi nedeniyle özellikle kritik öneme sahiptir. Özellikle düşük sıcaklıklarda birçok metal daha kırılgan hale gelir; bu nedenle numune, darbe anında gerçekten istenen test sıcaklığında olmalıdır.
Kritik noktalar şunlardır:
- Numunenin homojen bir şekilde ısıtılması: Numune sadece yüzeyinde değil, tamamen ısıtılmış olmalıdır.
- Teste hızlı aktarım:Sıcaklık kontrol ünitesinden çıkarılmasından, darbe bloğuna yerleştirilmesine ve sarkacın çarpmasına kadar geçen süre en fazla 5 saniye olmalıdır.
- Taşıma sırasında sıcaklık kaybı:Ortam sıcaklığı, taşıma işlemleri ve sıcaklığı ayarlanmamış araçlar numune sıcaklığını değiştirebilir.
- Taşıma sırasında sıcaklık kaybı:Ortam sıcaklığı, taşıma işlemleri ve sıcaklığı ayarlanmamış araçlar numune sıcaklığını değiştirebilir.
- Tekrarlanabilir numune yerleştirme:Süre baskısı altında, numunenin tam olarak merkeze veya doğru yönde yerleştirilememe riski artar.
Belirlenen zaman aralığının aşılması durumunda, testin tanımlanan sıcaklıkta gerçekleştirildiği artık garanti edilemez. Bu durum sonuçlarda sapmalara yol açabilir ve sonuçların karşılaştırılabilirliğini olumsuz etkileyebilir.
Sarkaçlı darbe test cihazı, sarkaç kapasitesi ve darbe hızı
Test sisteminin kendisi de standarda ve gerçekleştirilecek teste uygun olmalıdır:
- ISO 148 standardı, 5 ila 5,5 m/s aralığında bir darbe hızı öngörmektedir.
- Tetikleme açısı ve sarkaçlı çekiç, darbe hızını ve dolayısıyla sonuçların karşılaştırılabilirliğini etkiler.
- Destekler, testler sırasında aşınır; bu nedenle düzenli olarak kontrol edilmeli ve gerektiğinde temizlenmeli, döndürülmeli veya değiştirilmelidir.
ISO 148 testlerini daha güvenli, tekrarlanabilir veya verimli bir şekilde gerçekleştirmek mi istiyorsunuz?
Malzeme, numune miktarı, test sıcaklığı ve standart gerekliliklerine uygun olarak sarkaçlı darbe cihazı, darbe sehpası, sıcaklık kontrol sistemi, yazılım ve otomasyon düzeyinin seçiminde size destek oluyoruz.
ZwickRoell ile ISO 148-1'e göre çentik darbeli eğme testi gerçekleştirilmesi
Kritik test adımları ve ZwickRoell çözümleri ayrıntılı olarak açıklanmaktadır:
Numune konumlandırma Sıcaklık kontrolü Sarkaçlı darbe ekipman seçimi Darbe bloğu seçimi Enerji kayıpları Otomasyon olanakları
Test şu şekilde gerçekleştirilir:
ISO 148 standardına göre yapılan Charpy çentikli darbe eğme testinde, çentikli bir metal numune iki dayanağa yerleştirilir ve bir sarkaçlı çekiçle ani bir darbeyle kırılır. Çentik ortada yer alır; darbe ise karşı tarafa uygulanır.
Testten önce numune geometrisi, çentik türü, çentik derinliği, yüzey durumu ve gerekirse test sıcaklığı hazırlanır ve kontrol edilir. Sıcaklık kontrollü testlerde, numune homojen bir şekilde ısıtılmalı ve numune alındıktan sonra 5 saniye içinde test cihazına yerleştirilip test edilmelidir.
Sarkacın düşme yüksekliği ile kalkış yüksekliği arasındaki farktan, Joule cinsinden çentik darbe enerjisi belirlenir. Ek olarak, kırılma yüzeyindeki gevrek kırılma oranı, örneğin manuel veya görsel olarak değerlendirilebilir. Sonuçlar, malzeme karşılaştırması, kalite kontrolü ve ani darbe yüklemesi altında malzeme davranışının değerlendirilmesi için kullanılır.
Numuneleri tam olarak konumlandırma
Numunenin tam ortasına yerleştirilmesi, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için çok önemlidir. Küçük konum sapmaları bile sarkaçlı çekicin çarpma noktasını ve dolayısıyla yerel gerilimi değiştirir. Pense, destekler veya merkezleme yardımcıları, hızlı ve tekrarlanabilir yerleştirmeyi kolaylaştırır ve manuel konumlandırma sırasında sapmaları azaltır
Otomatik darbe testlerinde, test sistemi numunenin konumlandırılmasını üstlenir. Böylelikle her deneme testinde aynı konumda kalır. Bu, sabit test koşulları sağlar ve karşılaştırılabilir ve tekrarlanabilir sonuçların temelini oluşturur.
Sıcaklığı güvenli bir şekilde kontrol etmek
Sıcaklığı ayarlanmış numunelerde, numune alınmasından sarkaçlı çekiçin çarpmasına kadar geçen süre en fazla 5 saniye olmalıdır. Bu süre içinde numune doğru şekilde yerleştirilmeli, koruma kapağı kapatılmalı ve test gerçekleştirilmelidir. Kısa mesafeler, yerleştirme yardımcıları ve elin ulaşabileceği bir yerde bulunan başlatma düğmesi, manuel işlemi kolaylaştırır.
Otomasyon, proses güvenliğini daha da artırır: Numuneyi tekrarlanabilir bir şekilde test konumuna getirir, operatör etkisini azaltır ve özellikle numune sayısı fazla olduğunda zaman aralığının güvenli bir şekilde korunmasını destekler.
Sarkaçlı darbe test ekipmanının seçimi
ISO 148 standardına göre yapılan testler için ZwickRoell, test programında HIT300P, HIT450P ve HIT750P sarkaçlı darbe test cihazlarını sunmaktadır. Önemli olan, sarkacın beklenen darbe enerjisine uygun olması ve standardın gerekliliklerini karşılamasıdır. ISO 148-1 standardı, sarkaç gücünün %80’ini üst sınır olarak belirtir, ancak bir alt sınır belirtmez. Bu nedenle, 450 joule’luk sarkaç çekiçli bir HIT450P ile 0 joule ile 360 joule arasındaki aralıkta standarda uygun testler yapılabilir.
Darbe bloğunun seçimi
HIT300P ve HIT450P sarkaçlı darbe test cihazları için ZwickRoell iki farklı darbe bloğu seçeneği sunmaktadır: Charpy darbe bloğu ve üniversal darbe bloğu.
Charpy darbe test cihazı, özellikle Charpy testleri için tasarlanmıştır. Destek blokları döndürülebilir ve ayrıca bir taraftan diğer tarafa değiştirilebilir. Bu sayede, değiştirme gerekliliği ortaya çıkmadan önce destek blokları dört kez kullanılabilir. Bu, laboratuvarın günlük işleyişinde aşınma ihtiyacını azaltır.
Üniversal darbe bloğu, test türleri açısından daha fazla esneklik sunar. Gerektiğinde, örneğin Izod testleri veya darbeli çekme testleri için yeniden donatılabilir. Bu nedenle, sarkaçlı darbe test cihazı ile farklı test yöntemlerinin gerçekleştirilmesi gereken laboratuvarlar için özellikle uygundur.
HIT750P sarkaçlı darbe test cihazında, destek ve dayanaklar doğrudan cihaz üzerine monte edilir; ayrı bir darbe bloğuna gerek yoktur. Cihaz esas olarak Charpy testleri için kullanılmakla birlikte, darbe çekme testlerinin gerçekleştirilmesi de mümkündür.
Enerji kayıplarını hesaba katmak
Sarkaçlı darbe mekanizmalarında sürtünme ve hava direnci her zaman ortaya çıkar. ZwickRoell cihazları, bu etkenlerin belirlenmesini mümkün kılar; böylece, test düzeneğinde herhangi bir değişiklik yapılmaksızın bu etkenler telafi edilebilir. Bu, ölçülen enerji alımının test sistemine değil, numuneye daha doğru bir şekilde atfedilmesini sağlar.
ISO 148-1'e göre otomatik çentikli darbe ve eğme testleri
ISO 148'de otomasyon, çok sayıda numune test edildiğinde, testler sıcaklık koşulları altında yapıldığında veya operatörün etkisinin azaltılması istendiğinde özellikle yararlıdır. Otomatik test sistemleri, sıcaklık kontrol ünitesinden çıkma ile darbe testi arasında geçen süreyi en fazla 5 saniye olarak güvenli bir şekilde korur.
Otomatik test sistemi roboTest I ile -180 °C ile +300 °C arasındaki sıcaklık aralığında 450 adede kadar çentikli metal numune otomatik olarak test edilebilir.
ZwickRoell, bu amaçla ilgili sarkaçlı darbe mekanizmasına uygun çeşitli seçenekler sunmaktadır:
- HIT450P için, operatörün numuneleri sıcaklık kontrol ünitesine yerleştirdiği ve testin ardından kontrollü bir şekilde başlatıldığı yarı otomatik bir versiyon mevcuttur.
- HIT750P için yarı otomatik ve tam otomatik çözümler mümkündür. Tam otomatik versiyonda, kullanıcı sadece magazini doldurur. Sistem başlatıldıktan sonra numuneler sisteme beslenir, sıcaklıkları ayarlanır, belirlenen bekleme süresinin ardından test edilir ve ardından isteğe bağlı bir boşaltma bandı aracılığıyla test alanından taşınır.
Giriş ve kontrol, tüm robot test sistemlerinde kullanılan autoEdition3 otomasyon yazılımı aracılığıyla gerçekleşir.
İhtiyaca göre başka seçenekler de mümkündür:
- Numune, parti, üretim aralığı ve sonucun eşleştirilmesi için ID kodu tarayıcısı
- İsteğe bağlı boyut ölçümü, özellikle çentik derinliği veya kalan yükseklik
- 600 adede kadar numune kapasiteli magazinler
- Doğru çentik hizalaması için Poka-Yoke odaklı numune yerleştirme
- Test sonrasında dayanakların temizlenmesi
- Değişen test koşullarında otomatik sarkaç yüksekliği ayarı için IntelliDrive.
- +600 °C’ye kadar genişletilmiş sıcaklık aralığı
- Atık konveyör bandı ve numune kalıntılarının isteğe bağlı olarak ayrıştırılması
Bu sayede otomasyon sistemi, sadece sıcaklık kontrollü testler için değil, aynı zamanda yüksek numune işleme kapasitesine ve standartlaştırılmış test prosedürlerine sahip laboratuvarlar için de uygundur.
ISO 148-1 standardının tipik uygulama alanları
ISO 148 standardı, metalik malzemelerin ani yükleme, düşük sıcaklıklar veya gevrek-sünek geçişi koşullarındaki davranışının değerlendirilmesi gereken her durumda kullanılır.
Tipik kullanım örnekleri:
- Metalik malzemelerin kalite güvencesi: Malzemelerin spesifikasyonlara uygun olduğunun kanıtlanması ve test sonuçlarının karşılaştırılabilirliğinin sağlanması.
- Çelik fabrikaları ve dökümhaneler: Teknik özellik tabloları, müşteri onayları ve kalite kontrolü için malzeme özelliklerinin belirlenmesi.
- Malzeme geliştirme ve tasarım: Belirli ortam sıcaklıklarında güvenli bir şekilde kullanılması gereken bileşenler için uygun malzemelerin seçimi.
- Kırılma davranışının değerlendirilmesi: Bir malzemenin hangi sıcaklıktan itibaren daha gevrek veya daha sünek bir şekilde kırıldığını belirlemeye yönelik inceleme.
- Kalibrasyon ve akreditasyon kurumları: Cihazların, test süreçlerinin ve laboratuvarların denetimi.
- Araştırma, eğitim ve üniversiteler: Temel malzeme test yöntemlerinin öğretilmesi ve metalik malzemelerin kırılma davranışlarının incelenmesi.
testXpert test yazılımı ile ISO 148-1
testXpert test yazılımı, önceden tanımlanmış test prosedürleri, standartlaştırılmış ayarlar ve standart test talimatları ile ana test talimatlarını içeren izlenebilir dokümantasyon sayesinde ISO 148 testlerini destekler. Kurulum şekline bağlı olarak, testXpert doğrudan cihazın üzerindeki dijital ekrandan veya bir bilgisayara bağlanarak kullanılabilir. PC bağlantısı, sonuçların daha kapsamlı bir şekilde belgelenmesi, işlenmesi veya mevcut veri yapılarına aktarılması gerektiğinde özellikle önemlidir.
Laboratuvarlar için işlevsel faydalar:
- Standartlaştırılmış test prosedürleri sayesinde operatör etkisinin azaltılması
- Test parametreleri ve sonuçlarının izlenebilir şekilde kaydedilmesi
- Tekrarlanan testlerin tutarlı bir şekilde değerlendirilmesi
- Kalite güvencesi, akreditasyon ve müşteri raporları için daha iyi dokümantasyon
- Dijital laboratuvar ve veri süreçlerine entegrasyon
ISO 148 standardı hakkında sık sorulan sorular
ISO 148 standardı, çentikli metal numuneler üzerinde yapılan Charpy çentikli darbe eğme testini tanımlamaktadır. Bu test, malzemenin emdiği darbe enerjisini belirlemek ve kırılma davranışını, özellikle de gevrek veya sünek kısımlarını değerlendirmek amacıyla yapılır.
En önemli ölçü birimi, joule cinsinden tüketilen darbe enerjisidir (çentikli darbe işi). Ayrıca, kırılma yüzeyine bakılarak kırılgan kırılma oranı belirlenebilir. Uygulamada, yapılan röportaja göre bu oran kırılma yüzeyine bakılarak manuel veya görsel olarak değerlendirilir.
Tipik nedenler arasında standartlara uygun olmayan numune boyutları, hatalı çentikler, merkezden sapmış çentik konumu, yüzey kusurları, numunenin yanlış yerleştirilmesi, yetersiz sıcaklık ayarı, sıcaklık ayarı ile darbe arasındaki zaman aralığının aşılması ve uygun şekilde yapılandırılmamış veya doğru şekilde kalibre edilmemiş test cihazları sayılabilir.
ISO 148 standardına göre yapılan testler, ZwickRoell’in HIT300P, HIT450P ve HIT750P sarkaçlı darbe cihazlarıyla gerçekleştirilebilir.
Hayır. HIT50P sarkaçlı darbe mekanizması, ISO 148 standardında öngörülen 5 ila 5,5 m/s'lik darbe hızına ulaşmamaktadır.
Hayır, genel olarak gerekmez. ISO 148 standardı yalnızca bir üst sınır belirler: Harcanan darbe enerjisi, sarkaç kapasitesinin en fazla %80’ini aşmamalıdır. Standartta bir alt sınır belirtilmemiştir.
Bu nedenle, 450 J sarkaç kapasitesine sahip HIT450P ile 0 ila 360 J arasındaki darbe enerjileri test edilebilir.
Ancak, çok düşük darbe enerjilerinde hesaplanan sürtünme dikkate alınmalıdır. Sürtünme enerjisi, numunede ölçülen darbe enerjisiyle aynı mertebedeyse veya hatta bunun üzerindeyse, bu durum sonucun güvenilirliğini etkileyebilir. Bu durumda, daha küçük bir sarkaçlı çekiç uygun seçimdir.
Aynı numune geometrisinin kullanılması gerekiyorsa, daha büyük bir sarkaç gerekir. Alternatif olarak, daha ince numuneler de kullanılabilir; örneğin 7,5 mm, 5 mm veya 2,5 mm. Bu kalınlıklar için, numunenin sarkacın tam ortasından vurulmasını sağlayan altlık plakaları mevcuttur.
Metalik malzemeler düşük sıcaklıklarda daha kırılgan bir şekilde kırılabilir. Bu nedenle numune tamamen temperlenmiş olmalı ve temperleme işleminden çıkarıldıktan sonra çok hızlı bir şekilde test edilmelidir. ISO 148 standardı, ortam sıcaklığıyla arasındaki farka bağlı olarak 5 veya 10 saniyelik bir zaman aralığı öngörmektedir.
V ve U çentikleri farklı geometrilere sahiptir ve çentik noktasında farklı gerilim yoğunlaşmalarına yol açar. Bu nedenle ölçüm sonuçları birbirinden farklılık gösterir.
Otomasyon, özellikle sıcaklık kontrollü testlerde, dar zaman aralıklarında, yüksek numune hacminde veya operatörün etkisinin azaltılması gerektiğinde faydalıdır. Bu, daha düzgün iş akışları, tekrarlanabilir yerleştirme ve temperleme ile darbe arasındaki sürenin güvenilir bir şekilde korunmasını sağlar.
