آزمون ضربه یکی از روشهای استاندارد برای به دست آوردن انرژی شکست مواد در اثر تنش دینامیکی است. تست ضربه برای تعیین مقدار انرژی لازم،برای شکستن قطعه در اثر ضربه مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی تست ضربه به دو روش شارپی و ایزود انجام می پذیرد.
تاریخچه تست ضربه
در سال 1900، تست ضربه شارپی توسط ژرژ آگوستین آلبرت شارپی ایجاد شد. در نهایت به عنوان یک آزمون بسیار محبوب برای ارزیابی چقرمگی نسبی مواد استفاده می شود. چیزی که مردم در مورد آن بیشتر دوست داشتند، مقرون به صرفه بودن آن است. به دلیل مقرون به صرفه بودن می توان به راحتی از آن استفاده کرد.
برای این تست ضربه یک بریدگی در قطعه ایجاد می کنیم و انرژی جذبی آن اندازه گیری می شود. این کار تا زمانی انجام می گیرد که تحت بار ضربه ای نمونه بشکند. این تست برای شناسایی چقرمگی ضربه و حساسیت بریدگی مواد مهندسی مانند کامپوزیت ها، پلیمرها، فلزات و سرامیک ها استفاده می شود.
آزمایش ضربه ایزود: نام آن به افتخار ادوین گیلبرت ایزد، یک مهندس انگلیسی است. این تست مشابه تست ضربه چارپی است. همچنین برای آزمایش مواد در دمای پایین استفاده می شود.
تست ضربه ایزود شامل ماشینکاری یک نمونه گرد یا مربع با استفاده از یک، دو یا سه بریدگی است که ابعاد آنها 70 میلی متر در 15 میلی متر در 3 میلی متر است. این آزمایش همچنین شامل آونگی است که وزن مشخصی در انتهای بازو دارد و در حالتی که به طور ایمن به صورت عمودی نگه داشته می شود، به نمونه ضربه می زند و به سمت پایین حرکت می کند.
تست شارپی
هنگام انجام آزمایش ضربه چارپی، یک آونگ وزن دار از ارتفاع معینی به منظور تماس با نمونه رها می شود. این ماده سپس انرژی را جذب می‌کند، که می‌توان با اندازه‌گیری ارتفاع آونگ قبل و بعد از شکستن آن و سپس بررسی تفاوت بین دو اندازه‌گیری،نتیجه گیری لازم را بدست آورد.
نمونه در حالت افقی روی دستگاه قرار می گیرد. دستگاه معمولاً میله ای به ابعاد 55 میلی متر در 10 در 10 میلی متر است که دارای یک بریدگی ماشینکاری شده در سطح آن است. این بریدگی به شکل U یا V شکل است و به گونه ای قرار می گیرد که از آونگ دور باشد.
این به تمرکز استرس و همچنین تشویق شکستگی کمک می کند.تست ضربه چارپی را می توان هم در دمای کاهش یافته و هم در دمای محیط انجام داد، حتی زمانی که دمای آن تا 45- درجه فارنهایت باشد. معمولاً با استانداردهای EN 10045-1 ، ISO 148 ، ASTM E23 و ASTM A370 انجام می شود . اگرچه این آزمایش معمولاً روی فلزات انجام می شود، اما می توان آن را روی پلیمرها و پلاستیک ها مانند ISO 179 و ASTM D6110 نیز انجام داد.
تست ضربه ایزود
این روش آزمایش اولین بار در سال 1903 توسط ادوین گیلبرت ایزد معرفی شد. دستگاه تست و همچنین طراحی نمونه بسیار شبیه به تست ضربه چارپی است.
تفاوت های خاصی وجود دارد مانند جهت گیری نمونه، که به طور عمودی بر روی دستگاه بسته می شود. برخلاف آزمایش شارپی در این تست بریدگی به سمت آونگ قرار می گیرد. سپس آونگ بر روی نمونه در نقطه خاصی بالای این شکاف ضربه می زند.
اگرچه از بسیاری جهات شبیه به هم هستند، آزمایش ضربه شارپی و ایزد در واقع تفاوت های زیادی نیز دارند. یکی از این تفاوت ها این واقعیت است که تست ضربه ایزد را می توان بر روی نمونه های فلزی یا پلاستیکی انجام داد. به طور معمول، نمونه های پلاستیکی یک نوار 64mm x 12.7mm x 3.2mm هستند که دارای یک بریدگی ماشینکاری شده (V شکل) هستند. روش های تست ضربه ایزود معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند شامل: ISO 180 ، ASTM D256 و ASTM E2 است.
بنابراین، کدام یک را باید استفاده کنید؟
در نهایت، انتخاب نوع آزمایش ضربه به هدف بستگی دارد. برخی از عواملی که باید به آن ها توجه کرد عبارتند از طراحی محصول،مشخصات مواد، کنترل کیفیت و تحقیق و توسعه.
با این حال، استانداردهای ISO، ASTM و سایر استانداردها مشخص می‌کنند که هر پلاستیک را بر چه اساسی تست نمود. به عنوان مثال، لایه های نازک را می توان بر اساس استاندارد ASTM D1709 آزمایش کرد در حالی که پلی کربنات مورد استفاده در قطعات خودرو را می توان با ISO 6603-2 یا ASTM D3763 آزمایش کرد.
تفاوت های تست شارپی و ایزود
در اصل، آزمایش ضربه شارپی در درجه اول بر روی فلزات استفاده می شود در حالی که تست ضربه ایزد می تواند هم بر روی فلزات و هم بر روی پلاستیک استفاده شود. بنابراین، اگر به دنبال دستگاه ضربه گیر پلاستیکی هستید، باید به سراغ ایزد بروید. بسیاری از صنایع از تست ضربه Izod برای پلاستیک استفاده می کنند.
با این وجود، این بدان معنا نیست که آزمایش ضربه Charpy برای پلاستیک امکان پذیر نیست. برای تعیین شکل‌پذیری، چقرمگی و دمای انتقال شکل‌پذیر-شکننده پلاستیک‌ها، می‌توان آزمایش ضربه شارپی را انجام داد.
بریدگی های مورد استفاده برای تست ضربه چارپی از نوع V-notch و U-notch هستند در حالی که بریدگی مورد استفاده برای تست ضربه Izod فقط V-notch است. هنگام انجام آزمایش ضربه چارپی، نمونه باید به صورت افقی قرار گیرد و بریدگی آن به دور از آونگ باشد.
از سوی دیگر، زمانی که آزمایش ضربه ایزود در حال انجام است، نمونه باید به صورت عمودی قرار گیرد و شکاف آن به سمت آونگ باشد.
نقطه ضربه تست ضربه شارپی وسط نمونه است در حالی که نقطه ضربه تست ضربه ایزود نوک بالایی نمونه است. مشخصات رایج مورد استفاده برای تست ضربه چارپی EN 10045-1، ISO 148 و ASTM E23 است در حالی که مشخصات رایج مورد استفاده برای آزمایش ضربه ایزود ISO 180، ASTM D256 و ASTM E23 است.
سایت فیلامنت 1001 امیدوار است این مطلب برای شما مفید و کاربردی باشد.