Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Материалдың сыну кезінде сіңіретін энергия мөлшерін өлшеу әдісі
Method of measuring the amount of energy absorbed by a material during fracture
Материалтануда Шарпи соққысы сынағы, сондай-ақ Шарпи V ойығы сынағы деп аталатын бұл сынақ, материалдың сыну кезінде сіңіретін энергия мөлшерін анықтайтын стандартталған, жоғары деформация жылдамдығымен жүргізілетін сынақ болып табылады. Сіңірілген энергия – материалдың кермеуге төзімділігінің өлшемі. Ол өнеркәсіпте кеңінен қолданылады, себебі оны дайындау және жүргізу оңай, ал нәтижелерді жылдам және төмен құнмен алуға болады. Кейбір нәтижелердің салыстырмалы ғана болуы кемшілік жағынан қарастырылады. Бұл сынақ Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде кемелердегі сыну мәселелерін түсінуде шешуші роль атқарды. Сынақ шамамен 1900 жылы С.Б. Рассел (1898, америкалық) және Жорж Шарпи (1901, француз) тарапынан әзірленді. Шарпидің техникалық еңбегі мен стандарттауға жасаған үлесінің арқасында, сынақ 1900-шы жылдардың басында Шарпи сынағы ретінде танылды.
In materials science, the Charpy impact test, also known as the Charpy V notch test, is a standardized high strain rate test which determines the amount of energy absorbed by a material during fracture. Absorbed energy is a measure of the material's notch toughness. It is widely used in industry, since it is easy to prepare and conduct and results can be obtained quickly and cheaply. A disadvantage is that some results are only comparative. The test was pivotal in understanding the fracture problems of ships during World War II. The test was developed around 1900 by S. B. Russell (1898, American) and Georges Charpy (1901, French). The test became known as the Charpy test in the early 1900s due to the technical contributions and standardization efforts by Charpy.
Тарих
1896 жылы С. Б. Расселл қалдық сыну энергиясы тұжырымын енгізіп, маятник арқылы сынау әдісін жасады. Расселлдің алғашқы сынақтары ойықтары жоқ үлгілермен жүргізілді. 1897 жылы Фремонт серіппелі механизмді қолдана отырып, осы құбылысты өлшеуге арналған сынақ ұсынды. 1901 жылы Жорж Шарпи маятникті жаңарту және ойықты үлгілерді пайдалану арқылы Расселлдің әдісін жетілдіріп, стандарттауға түсірді, сондай-ақ нақты талаптарды белгіледі.
In 1896, S. B. Russell introduced the idea of residual fracture energy and devised a pendulum fracture test. Russell's initial tests measured un notched samples. In 1897, Frémont introduced a test to measure the same phenomenon using a spring loaded machine. In 1901, Georges Charpy proposed a standardized method improving Russell's by introducing a redesigned pendulum and notched sample, giving precise specifications.
Анықтама
Аппарат белгілі массасы және ұзындығы бар маятниктен тұрады, ол белгілі бір биіктіктен материалдың ойығы бар үлгісіне соқтығысу үшін түсіріледі. Материалға берілген энергияны, сыну алдындағы және сынудан кейінгі балғаның биіктігі арасындағы айырмашылықты салыстыру арқылы анықтауға болады (сыну оқиғасымен сіңірілген энергия). Үлгідегі ойық соққы сынағының нәтижелеріне әсер етеді, сондықтан ойықтың өлшемдері мен геометриясы дұрыс болуы керек. Сынаманың мөлшері де нәтижелерге әсер етуі мүмкін, себебі өлшемдері материалдың жазық керілуде болуын анықтайды. Бұл айырмашылық шығарылған қорытындыларға елеулі әсер етуі мүмкін. Металл материалдардың ойықты сынықтарын сынауға арналған стандартты әдістер ASTM E23, ISO 148 немесе EN 10045 (қолданудан алынып, ISO 148-мен алмастырылды) стандарттарында сипатталған, онда сынақ және қолданылатын жабдықтың барлық аспектілері егжей-тегжейлі түсіндірілген.
The apparatus consists of a pendulum of known mass and length that is dropped from a known height to impact a notched specimen of material. The energy transferred to the material can be inferred by comparing the difference in the height of the hammer before and after the fracture (energy absorbed by the fracture event). The notch in the sample affects the results of the impact test, thus it is necessary for the notch to be of regular dimensions and geometry. The size of the sample can also affect results, since the dimensions determine whether or not the material is in plane strain. This difference can greatly affect the conclusions made. The Standard methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials can be found in ASTM E23, ISO 148 1 or EN 10045 1 (retired and replaced with ISO 148 1), where all the aspects of the test and equipment used are described in detail.
Санаттық нәтижелер
Соққы сынағының сандық нәтижесі материалды сыну үшін қажетті энергияны анықтайды және материалдың тұтқырлығын өлшеуге қолданылуы мүмкін. Ол беріктік шегімен байланысты, бірақ оны стандартты формуламен көрсетуге болмайды. Сонымен қатар, деформация жылдамдығы зерттеліп, сынуға тигізетін әсері талдануы мүмкін. Дуктильді-хрупты өту температурасы (DBTT) материалды сыну үшін қажетті энергияның күрт өзгеріп, төмендеген температурасынан есептелуі мүмкін. Дегенмен, практикада нақты өту болмайды және дәл өту температурасын анықтау қиын (шын мәнінде, бұл өту аймағы). ДБТТ-ны эмпирикалық түрде әртүрлі жолдармен анықтауға болады: сіңірілген энергияның нақты мәні, сынық бетінің түріндегі өзгерістер (мысалы, сынық ауданының 50% айрылу) және т.б. Егер материал тегіс жазықтықта сынса, онда сыну хрупты болып саналады, ал егер материал тік жиектерімен немесе иіліспен сынса, онда сыну дуктильді болып саналады. Әдетте, материал бір ғана жолмен сынбайды, сондықтан сынық бетінің тік және тегіс бөліктерін салыстыру сынудың дуктильді және хрупты бөлігінің пайызын бағалауға мүмкіндік береді. Charpy соққы сынағы үшін стандартты сынама өлшемі 10 мм × 10 мм × 55 мм. Сынамалардың сипаттамалары ASTM A370 (Болат өнімдерін механикалық сынауға арналған стандартты сынау әдісі және анықтамалар) стандартына сәйкес. EN 10045 1 (қолданудан алынып, ISO 148 стандартымен алмастырылды) стандартына сәйкес, стандартты ойықсыз сынаманың өлшемі 10 мм (±0,125 мм) x 10 мм (±0,125 мм) x 55 мм (±2,5 мм) құрайды.
The quantitative result of the impact tests the energy needed to fracture a material and can be used to measure the toughness of the material. There is a connection to the yield strength but it cannot be expressed by a standard formula. Also, the strain rate may be studied and analyzed for its effect on fracture. The ductile brittle transition temperature (DBTT) may be derived from the temperature where the energy needed to fracture the material drastically changes. However, in practice there is no sharp transition and it is difficult to obtain a precise transition temperature (it is really a transition region). An exact DBTT may be empirically derived in many ways: a specific absorbed energy, change in aspect of fracture (such as 50% of the area is cleavage), etc. If the material breaks on a flat plane, the fracture was brittle, and if the material breaks with jagged edges or shear lips, then the fracture was ductile. Usually, a material does not break in just one way or the other and thus comparing the jagged to flat surface areas of the fracture will give an estimate of the percentage of ductile and brittle fracture. the standard specimen size for Charpy impact testing is 10 mm × 10 mm × 55 mm. Subsize specimen sizes are: 10 mm × 7.5 mm × 55 mm, 10 mm × 6.7 mm × 55 mm, 10 mm × 5 mm × 55 mm, 10 mm × 3.3 mm × 55 mm, 10 mm × 2.5 mm × 55 mm. Details of specimens as per ASTM A370 (Standard Test Method and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products). According to EN 10045 1 (retired and replaced with ISO 148), the standard unnotched specimen size is 10 mm (±0.125 mm) x 10 mm (±0.125 mm) x 55 mm (±2.5 mm).
Төмен және жоғары беріктігі бар материалдарға жасалған соққы сынағының нәтижелері
Температурамен сыну режимінің өзгеруін көрсетпейтін төмен берікті металдардың соққы энергиясы көбінесе жоғары болады және температураға сезімтал емес. Осы себептерге байланысты, соққы сынақтары температурамен өзгеретін сыну режимі жоқ төмен берікті материалдардың сынуға қарсы кедергісін бағалау үшін кеңінен қолданылмайды. Соққы сынақтары әдетте жоғары берікті материалдар үшін серпімді-пластикалық өтуді көрсетеді, олар температурамен сыну режимінің өзгеруін көрсетеді, мысалы, көлемдік орталық текшелі (BCC) өтпелі металдар. Табиғи материалдардағы (мысалы, ағаш сияқты, оларды төмен берікті деп санауға болады) соққы сынақтары материалдың тұтқырлығын зерттеу үшін қолданылады және маятник пен сынама арасындағы өзара әрекеттесу, сондай-ақ жоғары жиілікті тербелістер мен маятник ұшы мен сынама арасындағы көптеген жанасулар сияқты бірқатар мәселелерге тап болады. Жалпы алғанда, жоғары берікті материалдардың соққы энергиясы төмен болады, бұл жоғары берікті материалдарда сынықтардың оңай басталып таралуын көрсетеді. Болаттан немесе BCC өтпелі металдардан басқа жоғары берікті материалдардың соққы энергиясы көбінесе температураға сезімтал емес. Жоғары берікті BCC болаттары, BCC құрылымы жоқ жоғары берікті металдарға қарағанда соққы энергиясының кең ауқымын көрсетеді, себебі болаттар микроскопиялық серпімді-пластикалық өтуге ұшырайды. Дегенмен, жоғары берікті болаттардың максималды соққы энергиясы олардың хруптығына байланысты әлі де төмен болады.
The impact energy of low strength metals that do not show a change of fracture mode with temperature, is usually high and insensitive to temperature. For these reasons, impact tests are not widely used for assessing the fracture resistance of low strength materials whose fracture modes remain unchanged with temperature. Impact tests typically show a ductile brittle transition for high strength materials that do exhibit change in fracture mode with temperature such as body centered cubic (BCC) transition metals. Impact tests on natural materials (can be considered as low strength), such as wood, are used to study the material toughness and are subjected to a number of issues that include the interaction between the pendulum and a specimen as well as higher modes of vibration and multiple contacts between pendulum tup and the specimen. Generally, high strength materials have low impact energies which attest to the fact that fractures easily initiate and propagate in high strength materials. The impact energies of high strength materials other than steels or BCC transition metals are usually insensitive to temperature. High strength BCC steels display a wider variation of impact energy than high strength metal that do not have a BCC structure because steels undergo microscopic ductile brittle transition. Regardless, the maximum impact energy of high strength steels is still low due to their brittleness.