韧性

什么是影响测试?

冲击测试用于了解和评估金属的脆弱性。金属的脆弱性与这种金属必须实现断裂(或断裂)而不发生明显变形的特性或特性有关。

第二次世界大战中,当船只开始使用焊接板代替传统的铆接结构时,试验就获得了重要意义。

在此之前,无法理解这种脆弱的行为,因为无法通过执行任何其他测试(如拉伸测试)来预测此行为。

拉伸试验是在室温下通常进行的单轴/单轴阻力试验,因此不能代表美国"自由"船所经历的工作条件:

  • 温度较低;
  • 三轴应力状态(三个轴上的电压 - X、Y 和 Z);
  • 动态应用负载(影响);

在因未能为这些船舶提供服务而造成重大人力和物质损失之后,制定了具体的撞击测试。

冲击阻力受温度的极大影响,但也受到在常见拉伸测试中无法轻易实现的条件的影响:

  • 存在裂纹或凹口;裂纹或裂纹
  • 装载速度;

美国运输船的制造和测试地点令人怀疑,这与欧洲寒冷的水域不同。因此,我们得出结论,有脆弱的材料和脆弱的材料,如自由船的焊接。

即使使用可疑材料,具有足够的强度来承受某种应用或负载,在实践中也发现可疑材料在给定温度后会较弱断裂。

冲击测试包括让标准化的图案测试体在下图中由锤子撞击导致弯曲。

冲击试验允许获得测试体变形和断裂时使用的能量。这种能量是衡量h钟摆的初始高度和h'测试体破裂后达到的最大高度之间的差值。

Altura do ensaio de impacto (h e h’)

请注意,h'越小,测试机构吸收的能量就越高。另一方面,吸收的能量越低(h'),材料在该温度下的行为越脆弱。

冲击测试的目的

冲击测试按标准要求(ASME、AWS、DIN、ISO 等)应用,我们有几个理由使用它。

其中一个原因就是评估在低温下运行的设备中的材料。更具体地说,它用于评估材料的脆弱行为,作为研究材料的易碎过渡温度的辅助工具。

然而,这次评价的结果意义和解释有限,其结果不是决定性的。因此,测试应限于在相同条件下对测试材料进行比较。

为了获得更可量化的结果,应使用CTOD测定,或者使用降重测试。

影响测试限制的解释是由于测试期间测试机构中存在的三轴应力的成分无法令人满意地测量,因为它们取决于几个因素。

因此,我们不能将测试机构吸收的能量与金属的行为联系起来,只有在工作条件下测试整个部件时,才能产生这种影响。

您还可以使用冲击测试来评估制造条件(如焊接或施加的热处理周期)的成功(或失败)。

另一种非常常见的应用也是用于验证给定焊接接头中使用的焊接程序。要知道材料是否合适是不够的,还应评估焊缝。

试样类型

测试机构按标准进行标准化(例如,ASTM A370),并提供了一系列措施,并标准化,以允许断裂的位置并产生三轴应力状态。

通常用于执行冲击试验的试样是:由 ASTM E23 标准指定的字符试样和 izod 试样。

在这两种类型中,cp(证明体)的字符类型无疑是使用最多的。它使用得如此之高,冲击测试有时被称为"charpy"(在Y中用更强的声音发音)。

夏皮测试体

焦炭试样分为 A.B 和 C 型,方形部分为 10 mm,长度为 55 mm,样品中心有凹口。

A 型具有 V 形式的槽口,B 型为钥匙孔,C 型为 U. Charpy 型试样,集中支持,这些支架之间的距离为 40 mm。

下图显示了这三种试样的形状、尺寸和凹口。

Três tipos de corpos de prova de charpy

测试计算机上支持 Charpy 测试机构。

伊佐德测试体

Izod 测试体具有 10 mm 的方形部分,长度为 75 mm,从一端到 28 mm 的距离,V 形。

具有较深凹口的试样(例如 Izod 和 Charpy A 型)用于显示最可疑的金属测试中吸收能量的差异。这些 cps 更容易导致脆弱的骨折。

在测试更易碎的材料,如FoFo(铸铁)或在压力下铸造金属,试样通常不需要缺口。这是因为材料已经自然更脆弱了。

Corpo de prova Izod

Izod 测试体在测试机器中设置(卡住)。

减少的试样

如果材料尺寸不允许制造正常试样(厚度小于 11 mm),则可以去除减少的试样。但是,测试机构的长度、槽半径和槽口角角度保持不变。

槽口加工

我们必须有足够的设备和槽槽型材控制手段,因为槽加工的细微变化会引入测试结果的重大误差。

注意:例如,巴西石油公司通过其标准需要验证轮廓投影仪中的凹口,然后再执行字符冲击测试。

插槽可以通过开轮机、平面机或铣床使用,其轮廓必须由轮廓投影仪控制。

每当我去遵循冲击测试,我要求操作员在轮廓投影仪上安装测试体,以便评估槽口的合规性。

在热处理后应加工凹口(如适用)。以"钥匙孔"形式插入的试样应以较低的切削速度小心地打开圆形孔。

槽切口可以通过任何适用的方法执行,但使孔面没有缺陷。

去除标本

标准指定了样品的去除位置,因为试样的方向和方向对于制备试样意味着测试结果的重大变化。

我们从钢板的不同位置,对Charpy试样上的槽口进行拆卸和/或定位。

Três possibilidades de retirada e posicionamento do entalhe em corpos de prova Charpy

在Charpy试样中去除和定位槽口的三种可能性

提交到冲击测试时,这些机构呈现了三条不同的曲线,如下图所示。

Ensaio de impacto (diferentes posições de retirada)

在主体 A 中,槽口与材料的纤维横向。曲线 A 表明,这是呈现最大吸收能量的测试机构。

测试体C在纤维方向上有缺口(有利于剪切),具有尽可能低的能量吸收。

B 防身体也有交叉槽口。只有,在这种情况下,缺口穿过板的核心,切割所有纤维。

与其他两条曲线相比,曲线是中间情况。无论测试温度是多少,曲线之间的这种关系都保持不变。

测试技术

从下面给出的方案可以看出冲击测试。

Funcionamento do ensaio de charpy

带凹口的标准化测试体被锤以钟摆 (a) 形式作用损坏。操作原理可由同一图形的侧视图 (b) 进行分析。

假定钟摆被带到其重心相对于参考的高度 h0 的位置,其撞击点动能具有固定和指定的值。液压锤释放,从凹口的另一侧击中测试体。

不考虑枢轴处的空气阻力和摩擦,一旦释放,在没有测试机构的情况下,钟摆应达到相同的高度,另一侧的节能原则。

突破测试体后,液压锤上升到与吸收的能量成反比的高度,以变形和打破测试体。因此,液压锤达到的高度越低,测试机构吸收的能量就越小。这种能量直接读入测试机。

如果测试体被钟摆的冲击插入并破裂,则此操作中吸收的能量会导致钟摆到达,另一侧最大高度 h1 小于 h0。也就是说,材料的抗冲击性是由 h0 和 h1 中的潜在能量之间的差值给出的。

实际上,仪器具有分级刻度,具有最大值指标,用于直接读取能量差。因为它是能量,报告中的抗冲击性通常记录在焦耳 (J) 中。但是,测试机构吸收的能量也可以以千克/米(千克每米力)或磅/英尺(每英尺磅)或 J(焦耳)表示。巴西的一些旧机器通常以千克/米显示能量,需要转换为焦耳。

在字符检测中,测试机构具有一个中央槽口,两端都支持。冲击发生在中心上,如上所示。

最常见的缺口是"V"型,但也有"U"或孔结束狭缝形式的凹口。V 型槽口的尺寸为:

  • 长度 55 毫米;
  • 第 10 节 x 10 毫米;
  • 45o 的槽口;
  • 深度 2 毫米。

设备

测试设备基本上由一个钟摆(锤子)组成,在固定高度的自由落体下释放,一个测试主体的支撑位点和一个测量仪器,其中包含一个带分级刻度表盘的表盘。

此表盘允许您通过钟摆达到的初始高度和最终高度之间的差值来确定为突破测试体而吸收的能量。

有关测试的注意事项

测试温度与中低强度材料获得的结果直接相关,因此应与测试机构的类型一起记录在结果中。

冲击测试通常指定用于低温,但也可以在环境温度下甚至环境温度下执行。

如果测试温度不是室温,则必须将试样插入机器并在五秒内破裂(因此没有显著的温度变化)。除此之外,加热和/或冷却介质必须控制温度的维护和均质。

最推荐的字符测试,因为它是机器上最简单的定位。cps 的处理可以使用适合其尺寸的顽强(爪型)完成。与 CTOD 等测试相比,它也是最便宜的冲击测试。

执行冲击测试时应小心。例如,在开始测试之前,必须通过摆摆的自由振荡来检查机器,以便自由落体释放的钟摆指示机器显示屏上的零能量。

如果此过程显示显示记录一些能量值,则此值应从测试体在测试过程中获得的结果中删除。

不建议只执行冲击测试,以从测试材料中得出一些结论,即使小心执行。

由于相同材料的多个样本的结果可能各有不同,因此有必要进行至少三次测试,以获得可接受的平均值。同一位置的每三个试样称为一组,例如:1 个焊接集、1 个 ZAC 集等...

与拉伸试验一样,也只能通过观察测试体断裂区域来估计材料的延展性。剪切百分比越高,材料越可疑(参见牵引主题)。

评价结果

此检测的评估标准为:

  1. 被测试机构吸收的能量。在机器显示屏上读取测试试样中吸收的能量;
  2. 骨折的特征和百分比(双重或脆弱)。剪切百分比是具有明亮方面断裂部分区域的函数。
  3. 测试机构横向膨胀的百分比。横向膨胀是在测试体破裂后,在凹口本身的方向上向缺口添加相反面。这个标准是非常罕见的,几乎从来不需要。

冲击试验的主要结果是测试体吸收的能量变形和断裂。

能量的计算方法是在撞击前和撞击后改变液压锤(冲击测试机器的部件)的潜在能量。请记住,吸收的能量越低,材料在高温下越脆弱。

请参阅下图中所示的字符标本示例:

  • cp 未测试(以下);
  • cp 测试后(介质);
  • cp/非常可疑的材料(从上面);

请注意,材料不会断裂,即我们预计材料会像下图中的中间 cp 一样断裂/断裂。不断裂的 CP 可能会损坏测试机器及其可能的分贝。

Exemplos de corpos de prova charpy

测试结果的评估应符合标准、规范或设计,其中定义可接受的平均值和最小值,以将测试视为已批准。

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