Ударные испытания по Изоду и Шарпи: принципы и применение


Ударная вязкость показывает, сколько энергии способен поглотить материал при резком ударе, не разрушившись. Это основной показатель прочности для металлов, пластмасс, композитов, особенно если они работают под динамическими нагрузками. Для таких испытаний используют маятниковые копры — приборы, измеряющие энергию, необходимую для разрушения образца. От диапазона энергии удара, комплектации, наличия термокамеры, функций автоматической обработки данных зависит цена на маятниковые копры. Чем выше точность, уровень автоматизации, тем шире возможности прибора.

Наиболее распространены два метода испытаний: Изод (Izod) и Шарпи (Charpy). Оба разработаны в начале XX века, до сих пор считаются стандартом в машиностроении, строительстве, материаловедении.

Метод Изода

Метод разработал инженер Эдвин Изод. В нем образец закрепляют вертикально, а удар наносят по верхнему концу со стороны, где сделан V-образный надрез. Маятник падает на образец, по величине энергии разрушения вычисляют ударную вязкость.

Используется для:

  • металлических, пластиковых образцов;

  • сравнительных испытаний прочности;

  • контроля стабильности свойств сплава.

Стандарты: ASTM E23, BS 131 для металлов; ASTM D256 и ISO 180 для пластмасс.

Метод Шарпи

Французский инженер Жорж Шарпи предложил иную схему: образец располагают горизонтально, а маятник наносит удар по центру противоположной стороне надреза. Такой подход позволяет точнее оценить поведение материала при реальных нагрузках.

Надрез может быть U- или V-образным — форма зависит от хрупкости материала.

Метод особенно востребован в следующих отраслях:

  • судостроении;

  • энергетике;

  • строительстве мостов, резервуаров под давлением.

Стандарты: ASTM E23, ISO 148, ASTM A370 для металлов; ASTM D6110 и ISO 179 для пластмасс.

Рассмотрим основные различия между ударными испытаниями.

Почему важны ударные испытания

Такие тесты показывают, как материал поведет себя при резких механических нагрузках, например, при падении, ударе или вибрации. Это критически важно для деталей машин, элементов мостов, корпусов оборудования.

Кроме того, испытания помогают:

  • сравнивать партии материалов по качеству;

  • контролировать стабильность после термообработки;

  • исследовать эффект старения и коррозии.

Выбор метода зависит от задач:

  • если нужно оценить ударную прочность пластика или мелких образцов, подойдет Изод;

  • если требуется исследовать вязкость разрушения металлов, особенно конструкционных, лучше Шарпи.

В обоих случаях важно соблюдать стандарты, точность калибровки оборудования.

Такие испытания помогают инженерам, технологам прогнозировать поведение материалов в экстремальных условиях, выбирать оптимальные сплавы для производства. Правильно подобранное оборудование, точная настройка маятникового копра, соблюдение стандартов гарантируют достоверные результаты, от которых зависит безопасность и надежность конструкций.



Полная версия