Определение ударной вязкости при испытаниях на ударный изгиб по ГОСТ 9454-78.

Метод основан на разрушении образца с надрезом (концентратором) посередине одним ударом маятникового копра (рис.3). В результате испытаний определяют полную работу (К), затраченную на разрушение образца (работу удара), или удельную работу, т.е. ударную вязкость (КС). Согласно ГОСТ 9454—78, ударным испытаниям подвергают образцы сечением 10 X 10 мм с концентраторами напряжений следующих видов: U-образный с радиусом в месте надреза (г_н)1^±02мм v-образный с радиусом в месте надреза г_н*0.25^{±025 мм и углом 45° и Т- образный с усталостной трещиной (табл.} 1). Последний тип концентратора является наиболее жестким. Его создают в образце на специальных вибраторах и на усталостных машинах. Соответственно этому удельная работа деформации разрушения обозначается KCU и KCT, KCV. Величину полной работы деформации и разрушения на практике определяют по шкале копра или по таблицам, зная начальную потенциальную энергию маятника и затраченную энергию, или по площади диаграммы нагрузка—прогиб.

Таблица 1.

Стандартные образцы на ударный изгиб по ГОСТ- 9454-78(размеры в мм)

"Предельные отклонения по длине +0,1, по глубине надреза +0,1, по глубине концентратора +0,6.

Образцы с концентратором U используют при выборе или приемо-сдаточных испытаниях металлов и сплавов, с V-образным концентратором- при оценке возможности использования или приемо-сдаточных испытаниях материалов конструкций повышенной степени надежности: транспортных средств, трубопроводов, сосудов под давлением, летательных аппаратов и т.п. При испытаниях материалов для особо ответственных конструкций, при эксплуатации которых первостепенное значение имеет оценка сопротивления развитию трещины, а также, при исследовании причин разрушения ответственных конструкций, используют образцы с концентратором вида Т. Его получают в вершине начального надреза при циклическом изгибе образца в одной плоскости с числом циклов изгиба не менее 3000.

Для испытаний используют маятниковые копры с максимальной энергией удара маятника от 4,9 (0,5) до 294,0 (30) (кг*м). Образец устанавливают горизонтально в специальный шаблон (рис.3), обеспечивающий установку надреза в середине пролета между опорами. Удар маятника наносят со стороны, противоположной надрезу, в плоскости его симметрии и перпендикулярно продольной оси образца. Маятник закрепляется в исходном верхнем положении с высотой Н и углом подъема а. Затем маятник опускают, отпускают, он свободно падает, ударяет по образцу, изгибает и разрушает его, поднимаясь после этого на высоту h и угол р. Чем больше энергии затрачено на разрушение образца, тем меньше h и р. Величина работы удара (энергии разрушения) К определяется как разность потенциальной энергии, запасенной при подъеме маятника К_п и остаточной энергии «ос_т, которой обладает маятник после разрушения образца:

К = К_п – Кост.

Значения К_п и К_ост определяют по шкале копра, проградуированной в кгс*м (Дж). Работу удара обозначают двумя буквами и цифрами: первая буква (К)-символ работы удара, вторая буква (U-или V или Т)-вид концентратора; последующие цифры обозначают максимальную энергию удара маятника, глубину концентратора и ширину образца. Индекс указывает температуру испытаний, отличную от комнатной. Эти цифры не вносят в обозначение работы удара, если испытание проведено в стандартных условиях: копер имеет максимальную энергию удара маятника 294 Дж, глубина концентратора (U-или V) 2 мм и 3 мм (Т) и ширина образца 10 мм. Например, символы KV"⁴⁰ 50/2/5 обозначает работу удара, определенную на образце шириной 5 мм с концентратором V глубиной 2 мм при температуре минус 40° при максимальной энергии удара маятника 50 Дж. Ударная вязкость-это работа удара, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора. Ее обозначают путем прибавления к символу работы удара буквы С, причем «стандартные» условия также не вводят в обозначение.

Например: -КСТ⁺¹⁰° 150/3/7,5-ударная вязкость, определенная на образце ширине 7,5мм с концентратором Т глубинной 3 мм при температуре 100° С и максимальной энергией удара маятника 450 Дж.

-KCU-ударная вязкость, определенная на образце шириной 10 мм с концентратором типа U глубиной 2 мм при комнатной температуре и максимальной энергией удара маятника 294 Дж.

Ударную вязкость Дж/см (кгс*см²) вычисляют по формуле

к

КС =

ао

Где К- работа удара, Дж (кгс*м); Ао-начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора,см².