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什么是夏比沖擊試驗(yàn)?有什么作用?

我們今天學(xué)習(xí)的是評(píng)價(jià)金屬材料沖擊韌性應(yīng)用最廣泛的一種傳統(tǒng)力學(xué)性能試驗(yàn)——夏比沖擊試驗(yàn)! 

老規(guī)矩,先看兩段視頻: 

視頻:夏比沖擊試驗(yàn)過程詳解!

視頻:【夏比沖擊試驗(yàn) 視頻 Charpy Impact Test】

一、試驗(yàn)介紹與原理

金屬材料在使用過程中除要求有足夠的強(qiáng)度和塑性外,還要求有足夠的韌性。所謂韌性,就是材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。


Charpy Impact testing-夏比沖擊試驗(yàn)過程詳解


夏比沖擊試驗(yàn)是在沖擊載荷和多軸應(yīng)力作用下測量材料的韌性。夏比沖擊試驗(yàn)是將具有規(guī)定形狀、尺寸和缺口類型的試樣,放在沖擊試驗(yàn)機(jī)的試樣支座上,使之處于簡支梁狀態(tài)。然后用規(guī)定高度的擺錘對(duì)試樣進(jìn)行一次性打擊,實(shí)質(zhì)上就是通過能量轉(zhuǎn)換過程,測量試樣在這種沖擊下折斷時(shí)所吸收的功。



二、 試驗(yàn)步驟


1、制樣

標(biāo)準(zhǔn)夏比沖擊試樣尺寸長55±0.6,橫截面積10±0.05×10±01。沖擊樣坯的切取應(yīng)按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB2975的規(guī)定執(zhí)行,試樣的制備應(yīng)避免由于加工硬化或過熱而影響金屬的沖擊性能。

Charpy Impact testing-夏比沖擊試驗(yàn)過程詳解


2、檢查空擊指針回零和能量損失。

在擺錘處于掛擺狀態(tài)時(shí),把指針撥至最大能力值,在不放試樣的情況下按“沖擊”,看指針能否轉(zhuǎn)至零刻線處,回零差不應(yīng)超過最小分度值的四分之一。檢查能力損失,不放試樣的情況下作沖擊試驗(yàn),當(dāng)?shù)谝淮螖[錘擺到最高時(shí),用手迅速將指針撥回到標(biāo)度盤的最左邊位置,待擺錘第二次將指針推到標(biāo)度盤的右邊后,即可記下指針指示的數(shù)值,兩次之差除以2,即為擺動(dòng)過程中消耗于摩擦阻力的能量。對(duì)于300J的擺錘,能量損失不應(yīng)大于1.5J,150J擺錘,能量損失不應(yīng)大于0.75J。


3、放置試樣

將試樣缺口背面對(duì)向擺錘刀刃,將試樣放到試驗(yàn)機(jī)下方。調(diào)整試樣將它放在支座的正中間位置。

Charpy Impact testing-夏比沖擊試驗(yàn)過程詳解

4、試驗(yàn)

確保一切準(zhǔn)備就緒之后,便可開始試驗(yàn)按照“取擺-退銷-沖擊-自動(dòng)掛擺”進(jìn)行試驗(yàn),重復(fù)3次,讀數(shù)并做好記錄,沖擊試驗(yàn)完后可直接從標(biāo)度盤上讀出消耗于沖擊試樣的功的數(shù)值,不必另行計(jì)算。


Charpy Impact testing-夏比沖擊試驗(yàn)過程詳解

5、關(guān)機(jī)

試驗(yàn)完后長按“放擺”,擺錘緩慢回落至鉛垂?fàn)顟B(tài)后松開。關(guān)掉機(jī)器即可。


三、試驗(yàn)操作要點(diǎn)


1、實(shí)驗(yàn)前

  • 試驗(yàn)溫度:進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室溫度一般應(yīng)在10~35℃(即通常所稱的室溫)范圍內(nèi),對(duì)于要求嚴(yán)格的試驗(yàn),如韌性對(duì)溫度變化很敏感的材料進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí),試驗(yàn)應(yīng)在20℃±2℃進(jìn)行。

  • 試樣尺寸:用最小分度值不大于0.02mm的量具測量試樣的寬度、厚度、缺口處厚度;用光學(xué)投影儀檢查缺口尺寸,看其是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

  • 進(jìn)行空打試驗(yàn):將擺錘揚(yáng)起至預(yù)揚(yáng)角位置,把從動(dòng)指針撥到最大沖擊能量位置(如果使用的是數(shù)字顯示裝置,則應(yīng)清零),釋放擺錘,讀取零點(diǎn)附近的被動(dòng)指針的示值(即會(huì)零差),會(huì)零差不應(yīng)超過最小分度值的1/4。


2、操作過程中

  • 試樣應(yīng)緊貼支座放置,并使試樣缺口的背面朝向擺錘刀刃。試樣缺口用專用的對(duì)中夾鉗或定位規(guī)收中,使缺口對(duì)稱面位于兩支座對(duì)稱面上,其偏差不應(yīng)大于0.5mm。

  • 將擺錘揚(yáng)起至預(yù)揚(yáng)角位置并鎖住,把從動(dòng)指針撥到最大沖擊能量位置(如果使用的是數(shù)字顯示裝置,則清零),放好試樣,確認(rèn)擺錘擺動(dòng)危險(xiǎn)區(qū)無人后,釋放擺錘使其下落打斷試樣,并任其向前繼續(xù)擺動(dòng),直到達(dá)到最高點(diǎn)并向回?cái)[動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí),使用制動(dòng)閘將擺錘剎住,使其停止在垂直穩(wěn)定位置,讀取被動(dòng)指針在示值度盤上所指的數(shù)值(數(shù)字顯示裝置的顯示值),此值即為沖擊吸收功。

  • 由于沖擊試驗(yàn)結(jié)果比較離散,一般對(duì)每一種材料試驗(yàn)的試樣數(shù)量不少于3個(gè)。


Charpy Impact testing-夏比沖擊試驗(yàn)過程詳解


四、試驗(yàn)中常遇情況的處理


(1)由于試驗(yàn)機(jī)打擊能量不足使試樣未完全折斷時(shí),試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)之前加大于符號(hào)“>”,其他情況則應(yīng)注明“未折斷”、

(2)試驗(yàn)后試樣斷口有肉眼可見裂紋或缺陷時(shí),應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。

(3)試驗(yàn)中如出現(xiàn)誤操作,或試樣打斷時(shí)有卡錘現(xiàn)象時(shí),此時(shí)得到的結(jié)果已不準(zhǔn)確,因此試驗(yàn)結(jié)果無效,應(yīng)重新補(bǔ)做試驗(yàn)。


Charpy Impact testing-夏比沖擊試驗(yàn)過程詳解


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