تست ضربه

تست ضربه

تست ضربه یا impact test یکی از رایج‌ترین آزمون‌ها برای اندازه‌گیری انرژی شکست یک ماده است. با استفاده از این آزمون می‌توان مقاومت و یا حساسیت یک ماده را به ضربه اندازه‌گیری کرد. از طرف دیگر میزان انرژی جذب شده در آزمون ضربه به نوعی معرف میزان حساسیت ماده به ترک و معیاری برای تخمین میزان چقرمگی ماده نیز می‌باشد. میزان انرژی جذب شده توسط یک ماده وابسته به دمای آن است و به طور کلی مواد در دماهای پایین‌تر تردتر می‌شوند و در زمان شکستن انرژی کمتری را جذب می‌کنند از این رو نتایج تست ضربه وابسته به دما است و برای بدست آوردن مقدار انرژی جذب شده در هر دمایی، باید نمونه را تا آن دما گرم کرد و بلافاصله تست ضربه روی آن انجام بگیرد. در مواردی که نمونه نازک باشد و سریع سرد و سریع گرم (در مواردی که نمونه در دماهای پایین باید تست شود) شود، ماده را تا دمایی بالاتر از دمای تست گرم می‌کنند (برای نمونه‌های دمای پایین، سردتر می‌شوند) و روی دستگاه قرار می‌گیرند، زمانی که دمای نمونه به دمای مورد نظر رسید تست ضربه روی آن انجام می‌شود.

برای انجام تست ضربه لازم است نمونه استاندارد تهیه شود، در استانداردهای مختلف شکل نمونه متفاوت است ولی به طور کلی، نمونه‌های تست ضربه به صورت یک مکعب مستطیل هستند که در وسط آن‌ها یک شیار وجود دارد. دقت ابعادی در تهیه نمونه، تست ضربه بسیار مهم است (مخصوصا شعاع انحنای نوک شیار). از این رو توصیه می‌شود برای اندازه گیری دقیق، نمونه‌های فلزی به وسیله روش وایرکات آماده شوند و برای نمونه‌های سرامیکی، پلیمری و یا کامپوزیتی بسته به نوع ماده می‌توان از لیزر، واترجت و یا استفاده از ابزار و ماشین آلات CNC مناسب استفاده کرد.

دستگاه تست ضربه مطابق شکل از یک بازوی بلند تشکیل شده است که این بازو به یک زاویه‌سنج (عقربه روی دستگاه) متصل است. یک وزنه سنگین با جرم مشخص در انتهای بازو قرار دارد. برای انجام تست ضربه نمونه در پایین  دستگاه (جایی که بازو به صورت کاملاً عمودی قرار می‌گیرد) بسته می‌شود. برای انجام آزمون، وزنه (چکش) متصل به بازو تا ارتفاع مشخصی بالا برده می‌شود و سپس رها می‌شود. در هنگام سقوط انرژی پتانسیل وزنه به جنبشی تبدیل می‌شود و زمانی که بازو به حالت عمودی می‌رسد کل انرژی پتانسیل آن به جنبشی تبدیل شده است. در این لحظه، وزنه با نمونه برخورد می‌کند و نمونه را می‌شکند و نمونه را به اطراف پرت می‌کند و وزنه مسیر خود را ادامه می‌دهد و از سوی دیگر بالا می‌رود. عقربه روی دستگاه ارتفاعی که وزنه بعد از برخورد با نمونه بالا آمده را ثبت می‌کند. با برخورد وزنه به نمونه، مقداری از انرژی جنبشی وزنه صرف شکستن قطعه شده است، از این رو ارتفاعی که وزنه می‌تواند بعد از برخورد با نمونه داشته باشد همواره از ارتفاع اولیه وزنه کمتر است. با اندازه گیری انرژی پتانسیل وزنه در هنگام رها شدن و کسر کردن آن از انرژی پتانسیل وزنه در بیشترین ارتفاع بعد از برخورد می‌توان انرژی‌ای را که صرف شکست نمونه شده را اندازه گیری کرد و این عدد به عنوان انرژی شکست در آزمون ضربه گزارش می‌شود.

از مهم‌ترین و متداول‌ترین روش‌های آزمایش ضربه، دو روش آیزود (Aizod) و شارپی (Charpy) می‌باشد. این دو روش فقط در چگونگی قرارگیری نمونه‌ها در دستگاه تست ضربه با یکدیگر تفاوت دارند. مشهورترین روش، روش چارپی یا شارپی است.

آزمون ضربه شارپی (Charpy impact test): در این تست با استفاده از نمونه‌های شیاردار یا فاق‌دار شرایط تنش سه‌بعدی در نمونه ایجاد می شود و قابلیت تغییر شکل پلاستیک را ایجاد می شود. در تست ضربه شارپی نمونه به حالت یک تیر با تکیه گاه ساده مستقر می شود و ضربه در وسط دهانه تیر درست پشت محل تیر وارد می شود. تست شارپی برای مشخص نمودن خواص ضربه ای در دماهایی غیر از دمای محیط نیز به کار می رود. برای این منظور می توان نمونه را در کوره قرار داد و سپس نمونه را در دستگاه قرار داد. نمونه های تست شارپی در شکل نشان داده شده است.

اطلاعات دیگری که از تست شکست شارپی به دست می آید، سطح شکست می باشد. در این تست مشخص می شود که شکست رشته ای (شکست برشی)، دانه ای ( شکست رخ برگی )، یا ترکیبی از هر دو نوع شکست است. این حالت های سطح شکست با چشم غیر مسلح نیز قابل رویت اند. سطح صاف شکست دانه ای بازتاب پذیری بالایی داشته و ظاهر براقی دارد. در صورتی که سطح گود شده یک شکست رشته ای نرم، به صورت یک سطح جاذب نورو دارای ظاهری کدر است . معمولا درصد شکست رخ برگی (یا رشته ای )، تخمین زده می شود. سومین اطلاعاتی که گاهی در آزمایش شارپی بدست می آید شکل پذیری است که با درصد انقباض نمونه در محل شیار نشان داده می شود.

نمونه سازی و انجام تست ضربه شارپی برروی قطعات فولادی در مهامکس

نمونه های تست شارپی را می توان به صورت شیار های V شکل یا به صورت شیار های U شکل تهیه کرد. هر دوی این آماده سازی ها در مهامکس انجام می شود. انجام آنالیز نیز در دماهای محیط تا ۷۰ درجه سانتی گراد قابل انجام است.