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什么是夏比冲击试验?有什么作用?

我们今天学习的是评价金属材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验——夏比冲击试验! 

老规矩,先看两段视频: 

视频:夏比冲击试验过程详解!

视频:【夏比冲击试验 视频 Charpy Impact Test】

一、试验介绍与原理

金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外,还要求有足够的韧性。所谓韧性,就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。


Charpy Impact testing-夏比冲击试验过程详解


夏比冲击试验是在冲击载荷和多轴应力作用下测量材料的韧性。夏比冲击试验是将具有规定形状、尺寸和缺口类型的试样,放在冲击试验机的试样支座上,使之处于简支梁状态。然后用规定高度的摆锤对试样进行一次性打击,实质上就是通过能量转换过程,测量试样在这种冲击下折断时所吸收的功。



二、 试验步骤


1、制样

标准夏比冲击试样尺寸长55±0.6,横截面积10±0.05×10±01。冲击样坯的切取应按产品标准或GB2975的规定执行,试样的制备应避免由于加工硬化或过热而影响金属的冲击性能

Charpy Impact testing-夏比冲击试验过程详解


2、检查空击指针回零和能量损失。

在摆锤处于挂摆状态时,把指针拨至最大能力值,在不放试样的情况下按“冲击”,看指针能否转至零刻线处,回零差不应超过最小分度值的四分之一。检查能力损失,不放试样的情况下作冲击试验,当第一次摆锤摆到最高时,用手迅速将指针拨回到标度盘的最左边位置,待摆锤第二次将指针推到标度盘的右边后,即可记下指针指示的数值,两次之差除以2,即为摆动过程中消耗于摩擦阻力的能量。对于300J的摆锤,能量损失不应大于1.5J,150J摆锤,能量损失不应大于0.75J。


3、放置试样

将试样缺口背面对向摆锤刀刃,将试样放到试验机下方。调整试样将它放在支座的正中间位置。

Charpy Impact testing-夏比冲击试验过程详解

4、试验

确保一切准备就绪之后,便可开始试验按照“取摆-退销-冲击-自动挂摆”进行试验,重复3次,读数并做好记录,冲击试验完后可直接从标度盘上读出消耗于冲击试样的功的数值,不必另行计算。


Charpy Impact testing-夏比冲击试验过程详解

5、关机

试验完后长按“放摆”,摆锤缓慢回落至铅垂状态后松开。关掉机器即可。


三、试验操作要点


1、实验前

  • 试验温度:进行冲击试验的实验室温度一般应在10~35℃(即通常所称的室温)范围内,对于要求严格的试验,如韧性对温度变化很敏感的材料进行冲击试验时,试验应在20℃±2℃进行。

  • 试样尺寸:用最小分度值不大于0.02mm的量具测量试样的宽度、厚度、缺口处厚度;用光学投影仪检查缺口尺寸,看其是否符合标准的要求。

  • 进行空打试验:将摆锤扬起至预扬角位置,把从动指针拨到最大冲击能量位置(如果使用的是数字显示装置,则应清零),释放摆锤,读取零点附近的被动指针的示值(即会零差),会零差不应超过最小分度值的1/4。


2、操作过程中

  • 试样应紧贴支座放置,并使试样缺口的背面朝向摆锤刀刃。试样缺口用专用的对中夹钳或定位规收中,使缺口对称面位于两支座对称面上,其偏差不应大于0.5mm。

  • 将摆锤扬起至预扬角位置并锁住,把从动指针拨到最大冲击能量位置(如果使用的是数字显示装置,则清零),放好试样,确认摆锤摆动危险区无人后,释放摆锤使其下落打断试样,并任其向前继续摆动,直到达到最高点并向回摆动至最低点时,使用制动闸将摆锤刹住,使其停止在垂直稳定位置,读取被动指针在示值度盘上所指的数值(数字显示装置的显示值),此值即为冲击吸收功。

  • 由于冲击试验结果比较离散,一般对每一种材料试验的试样数量不少于3个。


Charpy Impact testing-夏比冲击试验过程详解


四、试验中常遇情况的处理


(1)由于试验机打击能量不足使试样未完全折断时,试验报告中应在试验数据之前加大于符号“>”,其他情况则应注明“未折断”、

(2)试验后试样断口有肉眼可见裂纹或缺陷时,应在试验报告中注明。

(3)试验中如出现误操作,或试样打断时有卡锤现象时,此时得到的结果已不准确,因此试验结果无效,应重新补做试验。


Charpy Impact testing-夏比冲击试验过程详解


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