آزمون‌های ضربه‌ای برای ارزیابی رفتار مواد پلیمری در بارگذاری دینامیکی و تعیین چقرمگی ضربه (Impact Toughness) به‌کار می‌روند. سه مورد مهم از این آزمون‌ها عبارت‌اند از:

1. آزمون چارپی (Charpy Impact Test) 
2. آزمون ایزود (Izod Impact Test) 
3. آزمون ضربه کششی(Tensile-impact strength)

این استانداردها عمدتاً برای پلیمرها و کامپوزیت‌های پلیمری تدوین شده‌اند و هرکدام مکانیزم شکست متفاوتی را شبیه‌سازی می‌کنند.

1-    آزمون ضربه چارپی مطابق استاندارد  ISO 179

1-1 اصول آزمون

 آزمونه به صورت افقی و در نزدیکی دو انتهای آن، روی تکیه گاه قرار گرفته و با یک ضربه زن، تک ضربه ای با سرعت اسمی ثابت و بالا به خط میانی بین تکیه گاه ها وارد شده و آزمونه خم میشود. در مورد ضربه لبه ای روی آزمونه های شکاف دار، ضربه دقیقاً در پشت شکاف وارد می شود.

2-1 وسیله آزمون
اصول، مشخصه‌ها و تصدیق وسایل مناسب برای آزمون در استاندراد ISO 13802 ارائه شده است. در تصویر زیر دستگاه آزمون چارپی نمایش داده شده است.

آونگ را تا ارتفاع مشخص شده بالا ببرید و در محل خود نگه دارید. آزمونه به صورتی روی تکیه گاه های دستگاه قرار گیرد که لبه ضربه زن به مرکز آزمونه ضربه بزند. آزمونه های شکاف دار را به دقت، به گونه ای قرار دهید که مرکز شکاف، مستقیماً رو به محل برخورد آونگ به آزمونه باشد. آونگ را رها کنید. انرژی ضربه جذب شده توسط آزمونه را ثبت کنید.

3-1 انتخاب نوع پاندول
انتخاب نوع پاندول در انجام درست آزمون بسیار مهم است ، ابتدا بررسی کنید که دستگاه ضربه، توانایی انجام آزمون با سرعت مشخص ضربه را داشته باشد و گستره انرژی جذب شده، W، باید بین % 10 تا % 80 انرژی ضربه ای،E ، قابل دسترس باشد. چنانچه بیش از یک آونگ با این الزامات مطابقت داشته باشد، باید آونگ با بیشترین انرژی استفاده شود.

4-1 آماده سازی آزمونه‌ها
آزمونه ها باید با توجه به ویژگی های مواد مربوطه تهیه شوند. 
1-    قالب گیری فشاری
2-    قالب گیری تزریقی 
3-    ماشین کاری ورقی که توسط قالبگیری تزریقی یا فشاری از آمیزه تهیه شده

5-1 ابعاد آزمونه
در جدول زیر ابعاد آزمونه ها جهت آزمون چارپی تعیین گردیده است:

 

 

 

 

 

 

6-1 شکاف زنی
شکاف باعث تمرکز تنش و کنترل محل شروع ترک می‌شود. شکاف های ماشین کاری شده باید مطابق با استاندارد ISO 2818 تهیه شوند.
در استاندارد ISO 179 دو نوع آزمونه وجود دارد:
1-    نمونه بدون شکاف (Unnotched specimens)
2-    نمونه دارای شکاف (Notched specimens) 

 

                               

 

 

 

 

 

شکاف ترجیحی

 

 

 

 

انواع شکاف:

 

تصویر آزمونه دو شکاف

تصویر آزمونه تک شکاف

7-1 نحوه قرار گیری آزمونه‌ها
1-    ضربه لبه اي (e): edgewise impact              2- ضربه تخت (f) : flatwise impact

    

    

8-1 شناسه گذاري روش، انواع آزمونه، انواع شکاف و ابعاد شکاف
 در جدول زیر آزمونه ها براساس نوع شکاف و نحوه قرارگیری، شناسه گذاری شده اند و که در مشخصات فنی محصولات بسیار کاربردی  می باشد.

9-1 انواع شکست (نقیصه)آزمونه
C شکست کامل: شکستی که در آن، آزمونه به دو تکه یا بیشتر تقسیم می شود.
H شکست لولایی: شکستی ناقص که در آن، دو قسمت آزمونه توسط لایه محیطی نازک و ضعیفی به شکل لولا، متصل به هم باقی مانده باشد.
P شکست جزئی: شکستی ناقص که از تعریف شکست لولایی فوق تبعیت نمی کند.
N عدم شکست: شکستی وجود ندارد و آزمونه فقط خم می شود، ممکن است این امر همراه با سفیدشدگی تنشی باشد.

10-1 محاسبات آزمون
محاسبه استحکام ضربه آزمونه‌های بدون شکاف   a_cU=(E_c/h.b) * 10 ³

• acU: استحکام ضربه ای چارپی آزمونه های بدون شکاف ( KJ/m²)
• Ec: انرژی جذب شده در اثر شکست آزمونه (J)
• h: ضخامت آزمونه (mm)
• b: پهنای آزمونه(mm) 

 
محاسبه استحکام ضربه آزمونه های شکافدار a_cN=(E_c/h.b_N) * 10 ³

• acN: استحکام ضربه ای چارپی آزمونه های شکافدار (N براساس نوع شکاف، با A،B یا C نام گذاری می شود.)
• Ec: انرژی جذب شده در اثر شکست آزمونه     (J)
• h: ضخامت آزمونه (mm)
• b: پهنای باقی مانده آزمونه بعد از شکاف (mm) 

11-1 ویژگی‌های آزمون چارپی

     مزایا:

• تکرارپذیری مناسب
• مناسب برای مقایسه مواد

      محدودیت‌ها:

• تنش غالب خمشی است نه کششی.
• همیشه رفتار واقعی قطعه را بازسازی نمی‌کند.
  
  گردآورنده: خانم مهندس خودستان

 

لینک‌های مرتبط:

• دستگاه ضربه پاندولی کششی- چارپی -آیزود ساخت آریانام