Z├Ąhigkeit ­čĺ¬ 2021


Was sind Impact-Tests?

Der Aufpralltest dient dazu, die Fragilit├Ąt von Metallen zu verstehen und zu bewerten. Die Fragilit├Ąt von Metallen ist mit der Eigenschaft oder Eigenschaft verbunden, dass dieses Metall einen Bruch (oder Bruch) erreichen muss, ohne eine sp├╝rbare Verformung zu erleiden.

Der Test gewann an Bedeutung aus dem Zweiten Weltkrieg, als Schiffe begannen, geschwei├čte Platten anstelle der traditionellen Geniekonstruktion zu verwenden.

Bis dahin wurde dieses zerbrechliche Verhalten nicht verstanden, da es von keinem anderen durchgef├╝hrten Test, wie dem Zugtest, vorhergesagt werden konnte.

Der Zugtest ist ein uniaxialer/uniaxialer Widerstandstest, der normalerweise bei Raumtemperatur durchgef├╝hrt wird und daher nicht repr├Ąsentativ f├╝r die Arbeitsbedingungen war, denen die Freiheit-Schiffe der Vereinigten Staaten unterzogen wurden:
  • Niedrigere Temperaturen;
  • Triaxialer Spannungszustand (Spannung auf den drei Achsen - X, Y und Z);
  • Laden dynamisch angewendet (Impact);
Nach gro├čen menschlichen und materiellen Verlusten durch den Ausfall dieser Schiffe wurden spezifische Einschlagstests entwickelt.

Die Schlagz├Ąhigkeit wird stark durch die Temperatur, aber auch durch Bedingungen beeinflusst, die in einem gemeinsamen Zugtest nicht einfach implementiert werden k├Ânnen:
  • Existenz von Rissen oder Kerben;
  • Geschwindigkeit des Ladens;
US-Transportschiffe waren zweifelhaft, wo sie hergestellt und getestet wurden, im Gegensatz zu ihnen in den kalten Gew├Ąssern Europas. Damit kommen wir zu dem Schluss, dass es zerbrechliche Materialien und zerbrechliche Materialien gibt, wie Schwei├čn├Ąhte von Freiheitsschiffen.

Selbst mit zweifelhaften Materialien, mit ausreichender Festigkeit, um einer bestimmten Anwendung oder Belastung standzuhalten, wurde in der Praxis festgestellt, dass ein zweifelhaftes Material nach einer gegebenen Temperatur schwach brechen kann.

Der Aufpralltest besteht darin, einen standardisierten, gemusterten Pr├╝fk├Ârper einer Biegung zu unterziehen, die durch einen Hammer in der Abbildung unten verursacht wird.
Altura do ensaio de impacto (h e h’)
Der Aufpralltest erm├Âglicht es, die bei der Verformung und Fraktur des Pr├╝fk├Ârpers verwendete Energie zu erhalten. Diese Energie ist das Ma├č f├╝r die Differenz zwischen der Anfangsh├Âhe des h-Pendels und der maximalen H├Âhe, die nach dem Bruch des h'-Pr├╝fk├Ârpers erreicht wird. 

Hinweis: Je kleiner h', desto mehr Energie wurde vom Testk├Ârper absorbiert. Andererseits, je niedriger die absorbierte Energie (gr├Â├čer h'), desto zerbrechlicher ist das Verhalten des Materials bei dieser Temperatur.

Zweck des Aufpralltests

Der Auswirkungstest wird nach Normen (ASME, AWS, DIN, ISO, etc.) angewendet und wir haben mehrere Gr├╝nde, ihn zu verwenden.

Einer der Gr├╝nde ist die Bewertung der Materialien in Ger├Ąten, die bei niedrigen Temperaturen arbeiten. Genauer gesagt wird es bei der Beurteilung des zerbrechlichen Verhaltens von Materialien eingesetzt und dient als Hilfsmittel f├╝r die Untersuchung der d-ctil-fragilen ├ťbergangstemperatur der Materialien.

Das Ergebnis dieser Bewertung hat jedoch nur eine begrenzte Bedeutung und Auslegung, und ihr Ergebnis ist nicht schl├╝ssig. Aus diesem Grund sollte sich die Pr├╝fung auf den Vergleich gepr├╝fter Materialien unter den gleichen Bedingungen beschr├Ąnken.

F├╝r quantifizierbarere Ergebnisse sollten der CTOD-Test und alternativ der Tropfengewichtstest verwendet werden.

Die Erkl├Ąrung f├╝r die Begrenzung des Aufpralltests ist darauf zur├╝ckzuf├╝hren, dass die Komponenten der triaxialen Spannungen, die im Pr├╝fk├Ârper w├Ąhrend der Pr├╝fung vorhanden sind, nicht zufriedenstellend gemessen werden k├Ânnen, da sie von mehreren Faktoren abh├Ąngen.

Daher k├Ânnen wir die vom Testk├Ârper absorbierte Energie nicht mit dem Verhalten des Metalls auf einen Aufprall in Beziehung setzen, was nur geschehen w├╝rde, wenn das gesamte St├╝ck unter Arbeitsbedingungen getestet w├╝rde.

Sie k├Ânnen den Aufpralltest auch verwenden, um den Erfolg (oder Misserfolg) von Fertigungsbedingungen wie Schwei├čen oder vorgeschriebenen W├Ąrmebehandlungszyklen zu bewerten.

Eine weitere sehr h├Ąufige Anwendung ist auch f├╝r die Validierung des Schwei├čverfahrens in einer bestimmten Schwei├čverbindung verwendet. Es gen├╝gt nicht zu wissen, ob das Material geeignet ist, die Schwei├čnaht sollte ebenfalls ausgewertet werden.

Arten von Proben

Der Pr├╝fk├Ârper ist nach Normen (z.B. ASTM A370) standardisiert und mit einer Kerbe von Ma├čnahmen versehen, die ebenfalls standardisiert sind, um die Lage der Fraktur zu erm├Âglichen und einen triaxialen Belastungszustand zu erzeugen.

Die Proben, die im Allgemeinen f├╝r die Durchf├╝hrung der Aufprallpr├╝fung verwendet werden, sind: Charpy-Probe und Izod-Probe, beide durch ASTM E23-Standard spezifiziert.

Von diesen beiden ist die Art des cp (Proof Body) charpy Typ ist die am h├Ąufigsten verwendete ohne Zweifel. Es wird so verwendet, dass der Aufpralltest manchmal als charpy bezeichnet wird.

Charpy Test Body

Charpy Proben werden als Typ A. B und C klassifiziert, mit quadratischem Schnitt von 10 mm, L├Ąnge von 55 mm und Kerben in der Mitte der Probe.

Typ A hat die Kerbe in Form von V, Typ B in Form eines Schl├╝ssellochs und Typ C in Form von U. Charpy-Typ Proben werden zentral unterst├╝tzt und der Abstand zwischen diesen St├╝tzen betr├Ągt 40 mm.

Die folgende Abbildung zeigt die Form, Abmessungen und Kerben dieser drei Arten von Proben.
Três tipos de corpos de prova de charpy
Der Charpy-Testk├Ârper wird auf dem Testger├Ąt unterst├╝tzt.

Izod Test body

Der Izod-Pr├╝fk├Ârper hat einen quadratischen Abschnitt von 10 mm, eine L├Ąnge von 75 mm, Kerb in einem Abstand von 28 mm von einem Ende, v-f├Ârmig.

Die Proben mit tieferen Kerben (Beispiel Izod und Charpy Typ A) werden verwendet, um den Unterschied in absorbierten Energien in den zweifelhaftesten Metalltests zu zeigen. Diese cps neigen dazu, empfindliche Frakturen leichter zu verursachen.

Bei der Pr├╝fung empfindlicherer Materialien wie FoFo (Gusseisen) oder Gussmetallen unter Druck ben├Âtigen Proben in der Regel keine Kerbe. Denn das Material ist schon nat├╝rlich zerbrechlicher.
Corpo de prova Izod
Der Izod-Testk├Ârper ist in der Testmaschine eingestellt (steckend).

Reduzierte Proben

Bei Werkstoffen, deren Abmessungen die Herstellung normaler Proben (St├Ąrke weniger als 11 mm) nicht zulassen, ist es m├Âglich, die reduzierten Proben zu entfernen. Die L├Ąnge, der Schlitzradius und der Kerbwinkel des Pr├╝fk├Ârpers bleiben jedoch konstant.

Notch Bearbeitung

Wir m├╝ssen ├╝ber eine angemessene Ausr├╝stung und Steckplatzprofilsteuerung verf├╝gen, da eine kleine Streuung in der Schlitzbearbeitung zu gro├čen Fehlern im Testergebnis f├╝hren kann.

Hinweis: Petrobras erfordert durch seine Standards die ├ťberpr├╝fung der Kerbe in einem Profilprojektor, bevor z. B. der Charpy Impact Test durchgef├╝hrt wird.

Der Schlitz kann mit Hilfe einer Beleg-, Hobel- oder Fr├Ąsmaschine verwendet werden, und sein Profil muss von einem Profilprojektor gesteuert werden.

Immer wenn ich einen Aufpralltest befolgen gehe, bitte ich den Bediener, einen Testk├Ârper auf den Profilprojektor zu setzen, damit ich die Konformit├Ąt der Kerbe beurteilen kann.

Noten sollten gegebenenfalls nach der W├Ąrmebehandlung bearbeitet werden. Schlitzproben in Form eines Schl├╝ssellochs sollten das kreisf├Ârmige Loch vorsichtig mit geringer Schnittgeschwindigkeit ├Âffnen.

Der Nutschnitt kann mit jeder anwendbaren Methode durchgef├╝hrt werden, so dass die Bohrungsoberfl├Ąche nicht defekt ist.

Entfernung von Proben

Die Normen legen den Ort der Entnahme der Proben fest, da ihre Ausrichtung und Richtung f├╝r die Herstellung der Kerbe erhebliche Ver├Ąnderungen in den Testergebnissen mit sich bringen.

Wir haben drei Positionen der Entfernung und/oder Positionierung der Kerbe auf Charpy Proben, aus verschiedenen Positionen einer Stahlplatte genommen.
Três possibilidades de retirada e posicionamento do entalhe em corpos de prova Charpy

Drei M├Âglichkeiten der Entfernung und Positionierung der Kerbe in Charpy-Proben

Diese K├Ârper, die dem Aufpralltest unterzogen wurden, zeigten drei verschiedene Kurven, wie in der folgenden Grafik dargestellt.
Ensaio de impacto (diferentes posi├ž├Áes de retirada)
Im K├Ârper A ist die Kerbe quer zu den Fasern des Materials. Kurve A zeigt, dass dies der Testk├Ârper war, der die gr├Â├čte Menge an absorbierter Energie pr├Ąsentierte.

Der Pr├╝fk├Ârper C, der Kerb in Richtung Faser hat (die Scherung beg├╝nstigt), hat die geringstm├Âgliche Energieaufnahme.

Der B-sichere K├Ârper hat auch eine Kreuzkerb. Nur in diesem Fall kreuzt die Kerbe den Kern der Platte und schneidet alle Fasern ├╝ber.

Die Kurve befindet sich im Vergleich zu den beiden anderen in einer Zwischensituation. Diese Beziehung zwischen den Kurven bleibt konstant, unabh├Ąngig von der Temperatur des Tests.

Pr├╝ftechnik

Der Auswirkungstest ist aus dem nachstehenden Schema zu erkennen.
Funcionamento do ensaio de charpy
Ein standardisierter Pr├╝fk├Ârper mit einer Kerbe wird durch die Einwirkung eines Hammers in Form eines Pendels (a) gebrochen. Das Funktionsprinzip kann durch die Seitenansicht (b) der gleichen Figur analysiert werden.

Es wird angenommen, dass das Pendel in eine solche Position gebracht wird, dass sein Schwerpunkt in einer H├Âhe h0 in Bezug auf eine Referenz in einer Weise ist, dass seine kinetische Energie am Aufprallpunkt einen festen und spezifizierten Wert hat. Der Hammer wird gel├Âst und trifft den Testk├Ârper von der gegen├╝berliegenden Seite der Kerbe.

Ungeachtet des Luftwiderstands und der Reibung am Drehpunkt, sobald es freigegeben ist und in Ermangelung des Pr├╝fk├Ârpers, sollte das Pendel auf der anderen Seite durch das Prinzip der Energieeinsparung die gleiche H├Âhe erreichen.

Nach dem Durchbrechen des Pr├╝fk├Ârpers steigt der Hammer auf eine H├Âhe an, die umgekehrt proportional zur Energie ist, die absorbiert wird, um sich zu verformen und den Testk├Ârper zu brechen. Je niedriger die vom Hammer erreichte H├Âhe ist, desto mehr Energie absorbierte der Testk├Ârper. Diese Energie wird direkt in die Pr├╝fmaschine eingelesen.

Wenn der Pr├╝fk├Ârper durch den Aufprall des Pendels eingef├╝hrt und gebrochen wird, bewirkt die bei diesem Vorgang absorbierte Energie, dass das Pendel auf der anderen Seite eine maximale H├Âhe h1 kleiner als h0 erreicht. Das hei├čt, die Schlagz├Ąhigkeit des Materials wird durch den Unterschied zwischen den potentiellen Energien in h0 und h1 gegeben.

In der Praxis verf├╝gt das Instrument ├╝ber eine abgestufte Skala mit Maximalwertanzeige f├╝r das direkte Ablesen der Energiedifferenz. Da es sich um Energie handelt, wird die Schlagz├Ąhigkeit in Berichten in der Regel in Joule (J) aufgezeichnet. Die vom Pr├╝fk├Ârper absorbierte Energie kann jedoch auch in kgf/m (Kilogrammkraft pro Meter) oder lb/ft (Pfund pro Fu├č) oder J (Joule) ausgedr├╝ckt werden. Einige ├Ąltere Maschinen in Brasilien zeigen in der Regel die Energie in kgf/m an und die Umwandlung in Joule ist erforderlich.

Im Charpy-Assay hat der Testk├Ârper eine zentrale Kerbe und wird an beiden Enden unterst├╝tzt. Der Aufprall findet wie oben gezeigt auf der Mitte statt.

Die h├Ąufigste Kerbe ist Typ V,, aber es gibt auch Kerben in Form von U oder Loch-Ende-Schlitz. Die Abmessungen f├╝r den Typ V Kerb sind:
  • L├Ąnge 55 mm;
  • Abschnitt 10 x 10 mm;
  • Notch bei 45o;
  • Tiefe 2 mm.

Ausr├╝stung

Das Pr├╝fger├Ąt besteht im Wesentlichen aus einem Pendel (Hammer), das im freien Fall einer festen H├Âhe freigesetzt wird, einer St├╝tzstelle des Pr├╝fk├Ârpers und einem Messger├Ąt, das ein Zifferblatt mit abgestufter Skala enth├Ąlt.

Mit diesem Zifferblatt k├Ânnen Sie die Energie bestimmen, die absorbiert wird, um den Testk├Ârper zu durchbrechen, und das mit Hilfe der Differenz zwischen der Anfangsh├Âhe und der endletzten H├Âhe, die durch das Pendel erreicht wird.

├ťberlegungen zum Test

Die Pr├╝ftemperatur steht in direktem Zusammenhang mit den Ergebnissen in nieder- und mittelfesten Materialien und sollte daher zusammen mit der Art des getesteten Pr├╝fk├Ârpers im Ergebnis aufgezeichnet werden.

Schlagversuche werden in der Regel f├╝r niedrige Temperaturen spezifiziert, k├Ânnen aber auch bei Umgebungstemperaturen oder sogar unter Umgebungstemperaturen durchgef├╝hrt werden.

In F├Ąllen, in denen die Pr├╝ftemperatur keine Raumtemperatur ist, m├╝ssen die Proben in die Maschine eingef├╝hrt und innerhalb von f├╝nf Sekunden gebrochen werden (damit es keine signifikante Temperaturabweichung gibt). Dar├╝ber hinaus muss das Heiz- und/oder K├╝hlmedium eine Steuerung f├╝r die Aufrechterhaltung und Homogenisierung der Temperatur haben.

Der Charpy-Test wird am meisten empfohlen, da er die einfachste Positionierung auf der Maschine ist. Die Handhabung der cps kann mit der Verwendung eines hartn├Ąckigen (Klauentyps) erfolgen, der f├╝r seine Abmessungen geeignet ist. Es ist auch der billigste Auswirkungstest im Vergleich zu Tests wie CTOD.

Bei der Durchf├╝hrung des Aufpralltests ist Vorsicht geboten. Beispielsweise muss die Maschine vor Beginn des Tests durch eine freie Schwingung des Pendels ├╝berpr├╝ft werden, so dass das im freien Fall freigesetzte Pendel eine Nullenergie auf dem Maschinendisplay anzeigt.

Wenn dieses Verfahren zeigt, dass die Anzeige einen Energiewert aufzeichnet, sollte dieser Wert aus den Ergebnissen entfernt werden, die w├Ąhrend des Tests mit dem Testk├Ârper erzielt wurden.

Es wird nicht empfohlen, nur einen Aufpralltest durchzuf├╝hren, um aus dem getesteten Material eine Schlussfolgerung zu ziehen, auch wenn darauf geachtet wird, es durchzuf├╝hren.

Da die Ergebnisse mehrerer Proben desselben Materials von selbst variieren k├Ânnen, ist es notwendig, mindestens drei Tests durchzuf├╝hren, um einen akzeptablen Durchschnitt zu haben. Alle drei Proben von der gleichen Stelle wird als Set bezeichnet, zum Beispiel: 1 Schwei├čsatz, 1 ZAC-Set usw....

Wie bei der Zugpr├╝fung ist es auch m├Âglich, die Duktilit├Ąt des Materials nur durch Beobachtung des gebrochenen Bereichs des Pr├╝fk├Ârpers abzusch├Ątzen. Je h├Âher der Anteil der Schere, desto zweifelhafter das Material (siehe Traktionsthema).

Auswertung der Ergebnisse

Die Bewertungskriterien f├╝r diesen Test sind:

  1. Energie vom Testk├Ârper absorbiert. Die in den gepr├╝ften Proben absorbierte Energie wird auf dem Maschinendisplay abgelesen;
  2. Das Merkmal und der Prozentsatz der Fraktur (zweifelhaft oder zerbrechlich). Der Prozentsatz der Scherung ist eine Funktion des Bereichs des Bruchteils, die einen hellen Aspekt hat.
  3. Prozentsatz der seitlichen Ausdehnung des Pr├╝fk├Ârpers. Die seitliche Ausdehnung ist die Zugabe der gegen├╝berliegenden Fl├Ąche zur Kerbe, in Richtung der Kerbe selbst, nach dem Bruch des Pr├╝fk├Ârpers. Dieses Kriterium ist sehr selten und wird fast nie ben├Âtigt.

Das Hauptergebnis des Aufpralltests ist die vom Testk├Ârper absorbierte Energie, um sich zu verformen und zu brechen.

Die Energie wird berechnet, indem die potentielle Energie des Hammers (Komponente der Aufprallpr├╝fmaschine) vor und nach dem Aufprall variiert wird. Denken Sie daran, dass je niedriger die absorbierte Energie, desto zerbrechlicher das Material bei dieser Temperatur.

Siehe die Abbildung unten Beispiele von charpy Proben:
Exemplos de corpos de prova charpy
  • cp nicht getestet (unten);
  • cp nach dem Test (des Mediums);
  • cp/sehr zweifelhaftes Material (von oben);
Beachten Sie, dass das Material nicht zu brechen erwartet wird, d.h. wir erwarten, dass das Material brechen / frature als die mittlere cp in der Abbildung unten. Der CP, der nicht bricht, kann Sch├Ąden an der Pr├╝fmaschine und deren m├Âglicher Dekalibrierung verursachen. 

Die Bewertung der Pr├╝fergebnisse muss der Norm, Spezifikation oder Konstruktion entsprechen, in der der akzeptable Mittelwert und die Mindestwerte definiert sind, um die Pr├╝fungen als genehmigt zu betrachten.

Englische Version

Dies ist eine automatische ├ťbersetzung. ├ťberpr├╝fen Sie meine englische version falls erforderlich.

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