متانةImpact Testing

 ما هو اختبار التأثير؟

ويستخدم اختبار التأثير لفهم وتقييم هشاشة المعادن. وترتبط هشاشة المعادن مع سمة أو خاصية أن هذا المعدن لديه لتحقيق تمزق (أو كسر) دون معاناة تشوه ملموس.

اكتسب الاختبار أهمية من الحرب العالمية الثانية، عندما بدأت السفن في استخدام الألواح الملحومة بدلاً من البناء التقليدي.

حتى ذلك الحين، لم يكن هذا السلوك الهش مفهومًا لأنه لم يكن من الممكن التنبؤ به من قبل أي اختبار آخر تم إجراؤه، مثل اختبار الشد.

اختبار الشد هو اختبار مقاومة أحادية المحور /uniaxial عادة ما يتم إجراؤه في درجة حرارة الغرفة وبالتالي لم يكن ممثلًا لظروف العمل التي تخضعها سفن "الحرية" في الولايات المتحدة:

• انخفاض درجات الحرارة;
• Triaxial حالة الإجهاد (الجهد على المحاور الثلاثة - X، Y و Z)؛
• تحميل تطبيقها بشكل حيوي (تأثير);

وبعد وقوع خسائر بشرية ومادية كبيرة بسبب عدم خدمة هذه السفن، وضعت اختبارات محددة للاختبارات.

تتأثر مقاومة التأثير بدرجة حرارة كبيرة ولكن أيضًا بالظروف التي لا يمكن تنفيذها بسهولة في اختبار الشد الشائع:

• وجود الشقوق أو الشقوق؛
• سرعة التحميل؛

كانت سفن النقل الأميركية مشكوكاً فيها حيث تم تصنيعها واختبارها، على عكسها في المياه الباردة في أوروبا. وبهذا نستنتج أن هناك مواد هشة ومواد هشة، مثل حامات من سفن الحرية.

حتى باستخدام مواد مشكوك فيها، مع قوة كافية لتحمل تطبيق معين أو الحمل، وجد في الممارسة العملية أن مادة مشكوك فيها يمكن أن كسر ضعيفة بعد درجة حرارة معينة.

يتكون اختبار التأثير من إخضاع جسم اختبار موحد ومنقوش إلى الانحناء الناجم عن الارتطام بمطرقة في الشكل أدناه.

اختبار تأثير يسمح للحصول على الطاقة المستخدمة في تشوه وكسر في الجسم الاختبار. هذه الطاقة هي مقياس الفرق بين الارتفاع الأولي للpendulum h والارتفاع الأقصى الذي تم التوصل إليه بعد تمزق جسم الاختبار h.

لاحظ أن أصغر h'، تم امتصاص المزيد من الطاقة من قبل الجسم الاختبار. من ناحية أخرى، وانخفاض الطاقة الممتصة (أكبر ح')، وأكثر هشاشة سلوك المواد في تلك الدرجة.

الغرض من اختبار الأثر

يتم تطبيق اختبار التأثير حسب متطلبات المعايير (ASME ، AWS ، DIN ، ISO ، إلخ) ولدينا عدة أسباب لاستخدامها.

أحد الأسباب هو تقييم المواد في المعدات التي ستعمل في درجات حرارة منخفضة. وبشكل أكثر تحديدا، يتم استخدامه في تقييم السلوك الهش للمواد ويعمل كأداة مساعدة لدراسة درجة حرارة الانتقال dúctil الهشة للمواد.

غير أن نتيجة هذا التقييم لها معنى وتفسير محدودان، والنتيجة ليست قاطعة. ولهذا السبب، ينبغي أن يقتصر الاختبار على مقارنة المواد المختبرة في ظل نفس الظروف.

للحصول على نتائج أكثر قابلية للقياس الكمي، ينبغي استخدام اختبار CTOD، وبدلاً من ذلك، اختبار الوزن المُسقط.

يرجع تفسير تحديد اختبار التأثير إلى حقيقة أن مكونات الإجهاد الثلاثي الموجود في جسم الاختبار أثناء الاختبار لا يمكن قياسها بشكل مرضٍ لأنها تعتمد على عدة عوامل.

وبالتالي، لا يمكننا ربط الطاقة التي يمتصها الجسم الاختباري بسلوك المعدن إلى أي تأثير، والذي لن يحدث إلا إذا تم اختبار القطعة بأكملها في ظروف العمل.

يمكنك أيضا استخدام اختبار التأثير لتقييم نجاح (أو فشل) ظروف التصنيع مثل اللحام أو دورات المعالجة الحرارية المفروضة.

تطبيق آخر شائع جدا هو أيضا للتحقق من إجراء لحام المستخدمة في مفصل ملحومة معين. لا يكفي أن نعرف ما إذا كانت المواد مناسبة، وينبغي أيضا أن يتم تقييم اللحام.

أنواع العينات

يتم توحيد جسم الاختبار حسب المعايير (ASTM A370 على سبيل المثال) ويتم تزويده بمقاييس قياسية للسماح بموقع الكسر وإنتاج حالة إجهاد ثلاثية.

العينات المستخدمة عموما لأداء اختبار التأثير هي: عينة charpy وعينة izod، وكلاهما محدد من قبل معيار ASTM E23.

من هذين ، ونوع من CP (دليل الجسم) نوع charpy هو الأكثر استخداما من دون شك. يتم استخدامه بحيث يسمى اختبار التأثير أحيانًا "charpy" (وضوحاً مع صوت أقوى في Y).

Charpy اختبار الجسم

وتصنف عينات شاربي على أنها نوع A. B و C، مع قسم مربع من 10 ملم، وطول 55 ملم والشقوق في وسط العينة.

النوع A لديه نوتش في شكل V، نوع B في شكل ثقب المفتاح والنوع C في شكل نماذج من نوع حرف Charpy معتمدة مركزياً والمسافة بين هذه الدعامات هي 40 ملم.

يوضح الشكل أدناه شكل هذه الأنواع الثلاثة من العينات وأبعادها وشقوقها.

يتم دعم نص اختبار Charpy على جهاز الاختبار.

Izod اختبار الجسم

الجسم اختبار Izod لديها قسم مربع من 10 ملم، وطول 75 ملم، الشق على مسافة 28 ملم من نهاية واحدة، على شكل حرف v.

وتستخدم العينات ذات الشقوق العميقة (مثال إيزود وشاربي من النوع أ) لإظهار الفرق في الطاقات الممتصة في الاختبارات المعدنية الأكثر مشكوكا فيها. هذه cps تميل إلى التسبب في كسور هشة بسهولة أكبر.

في اختبار المواد أكثر هشاشة، مثل FoFo (الحديد الزهر) أو المعادن الزهر تحت الضغط، والعينات عادة لا تتطلب الشق. ذلك لأن المواد هي بالفعل بشكل طبيعي أكثر هشاشة.

يتم تعيين جسم اختبار Izod (stuck) في جهاز الاختبار.

عينات مخفضة

في حالة المواد التي لا تسمح أبعادها بتصنيع العينات العادية (سمك أقل من 11 ملم) ، فمن الممكن إزالة العينات المخفضة. ومع ذلك، فإن طول الجسم نصف قطره فتحة وزاوية الشق من جسم الاختبار تبقى ثابتة.

التش ة التش

يجب أن يكون لدينا المعدات الكافية ووسيلة التحكم في ملف تعريف الفتحة ، حيث يمكن أن يؤدي اختلاف صغير في التشكيل إلى أخطاء كبيرة في نتيجة الاختبار.

ملاحظة: تتطلب بتروبراس من خلال معاييرها التحقق من الشق في جهاز عرض الملف الشخصي قبل إجراء اختبار التأثير المزارق على سبيل المثال.

يمكن استخدام الفتحة بواسطة آلة مُلَقَّبة أو مُخطّط أو آلة طحن، ويجب التحكم في ملفها الشخصي بواسطة جهاز عرض ملف شخصي.

كلما ذهبت لمتابعة اختبار تأثير أطلب من المشغل لوضع الجسم اختبار على جهاز العرض الشخصي حتى أتمكن من تقييم الامتثال من الشق.

وينبغي تشكيل الشقوق بعد المعالجة الحرارية، حيثما ينطبق ذلك. عينات مشقوق في شكل "ثقب المفتاح" يجب أن يكون ثقب دائري فتح بعناية مع سرعة قطع منخفضة.

يمكن تنفيذ قطع الأخدود من قبل أي طريقة قابلة للتطبيق، ولكن بحيث سطح الثقب ليس معيبة.

إزالة العينات

المعايير يعيّن المكان من إزالة من العينات, بما أنّ توجههم واتجاه لإعداد من الشقّ يعني تغيرات هامّة في الإختبارات نتيجة.

لدينا بعد ثلاثة مواقف من إزالة و / أو تحديد المواقع من الشق على عينات Charpy، مأخوذة من مواقع مختلفة من لوحة الصلب.

ثلاثة احتمالات لإزالة وتحديد المواقع من الشق في عينات Charpy

قدمت هذه الهيئات إلى اختبار التأثير، وقدمت ثلاثة منحنيات مختلفة، كما هو مبين في الرسم البياني التالي.

في الجسم A ، الشق هو عرضية إلى ألياف المواد. المنحنى أ يظهر أن هذا هو الجسم الاختبار الذي قدم أكبر كمية من الطاقة الممتصة.

الجسم اختبار C، الذي لديه درجة في اتجاه الألياف (الذي يفضل القص)، لديه أقل امتصاص الطاقة الممكنة.

كما أن الجسم B-واقية لديه درجة الصليب. فقط، في هذه الحالة، الشق يعبر جوهر لوحة، وقطع جميع الألياف عبر.

المنحنى في وضعية وسيطة مقارنة بالاثنين الآخرين. هذه العلاقة بين المنحنيات لا تزال ثابتة، مهما كانت درجة حرارة الاختبار.

تقنية الاختبار

ويمكن رؤية اختبار الأثر من المخطط الوارد أدناه.

يتم كسر هيئة اختبار موحدة مع درجة من قبل عمل مطرقة في شكل البندول (أ). ويمكن تحليل مبدأ التشغيل من خلال الرأي الجانبي (ب) من نفس الشكل.

ومن المفترض أن البندول يؤخذ إلى مثل هذا الموقف أن مركز ثقله هو في ارتفاع h0 بالنسبة لمرجعية في مثل هذه الطريقة التي طاقتها الحركية في نقطة تأثير لها قيمة ثابتة ومحددة. يتم تحرير المطرقة ويضرب الجسم اختبار من الجانب الآخر من الشق.

تجاهل مقاومة الهواء والاحتكاك في محور، بمجرد الإفراج عنه وفي غياب الجسم الاختبار، يجب أن يصل البندول إلى نفس الارتفاع على الجانب الآخر من قبل مبدأ الحفاظ على الطاقة.

بعد اختراق جسم الاختبار، ترتفع المطرقة إلى ارتفاع يتناسب عكسياً مع الطاقة الممتصة للتشويه وكسر جسم الاختبار. وهكذا، كلما انخفض الارتفاع الذي وصلت إليه المطرقة، كلما امتص الجسم الاختباري المزيد من الطاقة. تتم قراءة هذه الطاقة مباشرة في آلة الاختبار.

إذا تم إدخال جسم الاختبار وتمزقه بسبب تأثير البندول ، فإن الطاقة الممتصة في هذه العملية تؤدي إلى وصول البندول ، على الجانب الآخر ، إلى ارتفاع H1 كحد أقصى أقل من h0. وهذا هو، يتم إعطاء مقاومة تأثير المواد من خلال الفرق بين الطاقات المحتملة في H0 و h1.

وفي الممارسة العملية، يكون للصك مقياس متدرج، مع الحد الأقصى لمؤشر القيمة، للقراءة المباشرة للفرق في الطاقة. ولأنها طاقة، فإن مقاومة الارتطام في التقارير تسجل عادة في جول (J). ومع ذلك، يمكن أيضاً التعبير عن الطاقة التي يمتصها الجسم الاختباري بالكيلوغرام/م (الكيلوغرام قوة لكل متر) أو رطل/قدم (رطل للقدم) أو J (جول). بعض الآلات القديمة في البرازيل عادة عرض الطاقة في kgf / م، ويلزم تحويل إلى جول.

في المقايسة charpy، هيئة اختبار لديه درجة مركزية ومدعومة في كلا الطرفين. يحدث التأثير على المركز كما هو موضح أعلاه.

الشق الأكثر شيوعا هو نوع "V"، ولكن هناك أيضا الشقوق في شكل "يو" أو فتحة حفرة إنهاء. أبعاد درجة من النوع الخامس هي:

• طول 55 مم؛
• القسم 10 x 10 ملم؛
• درجة حرارة 45º؛
• عمق 2 ملم.

المعدات

وتتألف معدات الاختبار أساسا من البندول (المطرقة) التي يتم تحريرها في السقوط الحر من ارتفاع ثابت، وموقع دعم من الجسم اختبار وأداة قياس، الذي يحتوي على قرص مع مقياس متدرج.

هذا الطلب يسمح لك لتحديد الطاقة التي تم امتصاصها لاختراق الجسم الاختبار، عن طريق الفرق بين الارتفاع الأولي والارتفاع النهائي الذي وصلت إليه البندول.

اعتبارات حول الاختبار

وترتبط درجة حرارة الاختبار مباشرة بالنتائج التي تم الحصول عليها في مواد القوة المنخفضة والمتوسطة، وبالتالي ينبغي تسجيلها في النتيجة مع نوع جسم الاختبار الذي تم اختباره.

وعادة ما يتم تحديد اختبارات التأثير لدرجات الحرارة المنخفضة، ولكن يمكن أيضاً إجراؤها في درجات الحرارة المحيطة أو حتى تحت درجات الحرارة المحيطة.

في الحالات التي تكون فيها درجة حرارة الاختبار ليست درجة حرارة الغرفة، يجب إدخال العينات في الجهاز وتمزقها في غضون خمس ثوان (بحيث لا يكون هناك اختلاف كبير في درجة الحرارة). بالإضافة إلى ذلك، فإن التدفئة و/ أو التبريد المتوسطة يجب أن يكون لها السيطرة على صيانة وتجانس درجة الحرارة.

اختبار charpy هو الأكثر الموصى بها لأنه هو أبسط تحديد المواقع على الجهاز. ويمكن التعامل مع cps أن يتم مع استخدام عنيد (نوع مخلب) مناسبة لأبعاده. بل هو أيضا أرخص اختبار تأثير بالمقارنة مع اختبارات مثل CTOD.

وينبغي توخي بعض الحذر عند إجراء اختبار الأثر. على سبيل المثال، قبل بدء الاختبار، يجب فحص الجهاز عن طريق التذبذب الحر من البندول، بحيث البندول صدر في السقوط الحر يشير إلى طاقة صفر على شاشة الجهاز.

إذا كشف هذا الإجراء أن العرض يسجل بعض قيمة الطاقة، ثم يجب إزالة هذه القيمة من النتائج التي تم الحصول عليها أثناء الاختبار مع جسم الاختبار.

لا ينصح بإجراء اختبار تأثير فقط لاستخلاص بعض النتائج من المواد المختبرة ، حتى لو تم توخي الحذر لتنفيذها.

وبما أن نتائج عدة عينات من نفس المادة قد تختلف فيما بينها، فمن الضروري إجراء ثلاثة اختبارات على الأقل للحصول على متوسط مقبول نتيجة لذلك. كل ثلاث عينات من نفس الموقع يسمى مجموعة، على سبيل المثال: 1 مجموعة لحام، 1 زاك مجموعة الخ ...

كما هو الحال في اختبار الشد ، من الممكن أيضًا تقدير ليونة المادة فقط من خلال مراقبة المنطقة المكسورة في جسم الاختبار. كلما ارتفعت النسبة المئوية للم القص، كلما كانت المادة أكثر ريبة (انظر موضوع الجر).

تقييم النتائج

ومعايير التقييم لهذه الأقوال هي:

1. الطاقة التي يمتصها الجسم الاختبار. يتم قراءة الطاقة التي تم امتصاصها في العينات المختبرة على شاشة الجهاز؛
2. سمة ونسبة من الكسر (مشكوك فيها أو هشة). نسبة القص هي دالة على منطقة الجزء الكسر الذي له جانب مشرق.
3. النسبة المئوية للتوسع الجانبي لجسم الاختبار. التوسع الجانبي هو إضافة الوجه المعاكس إلى الشق ، في اتجاه الشق نفسه ، بعد تمزق جسم الاختبار. هذا المعيار نادر جداً ويكاد لا يكون مطلوباً أبداً.

والنتيجة الرئيسية لاختبار التأثير هي الطاقة التي يمتصها الجسم الاختباري للتشويه والكسر.

يتم حساب الطاقة من خلال تغيير الطاقة المحتملة للمطرقة (مكون آلة اختبار التأثير) قبل وبعد الاصطدام. تذكر أنه كلما انخفضت الطاقة الممتصة، كلما كانت المادة أكثر هشاشة في درجة الحرارة تلك.

انظر الشكل أدناه أمثلة من عينات charpy:

• CP لم تختبر (أدناه)؛
• cp بعد اختبار (من المتوسطة)؛
• cp / مادة مشكوك فيها جدا (من فوق)؛

لاحظ أنه لا يتوقع أن لا كسر المواد ، أي نتوقع أن المادة لكسر / frature كما CP المتوسطة في الشكل أدناه. قد يؤدي CP الذي لا ينكسر إلى تلف آلة الاختبار و decalibration المحتملة.

1- يجب أن يكون تقييم نتائج الاختبار وفقاً للمعايير أو المواصفات أو التصميم الذي تحدد فيه القيم الوسطية والدنيا المقبولة لكي تعتبر الاختبارات معتمدة.

النسخة الإنجليزية

هذه ترجمة تلقائية. تحقق من إنجليزية للحصول على توضيحات، إذا لزم الأمر.