Młot do dynamicznej próby udarności

 

Udarność jest cechą materiału określającą jego odporność na pękanie przy obciążeniu dynamicznym. Udarność stosuje się, jako stosunek pracy potrzebnej do złamania znormalizowanej próbki z karbem do pola powierzchni przekroju poprzecznego tej próbki w miejscu karbu. Udarność materiałów kruchych jest mała, a ciągliwych duża. Próby udarowe wykonuje się w celu określenia wpływu prędkości obciążenia i odkształcenia na własności mechaniczne materiałów przy obciążeniach dynamicznych.

Pęknięcie próbki pod wpływem uderzenia młota

młot charpyDo wykonania badań udarności dynamicznej wykorzystuje się urządzenia umożliwiające przyłożenie dużej siły w krótkim czasie, zwane najczęściej młotami udarowymi. Najczęściej spotykanym urządzeniem jest młot charpy, który umożliwia wyznaczenie energii potrzebnej do udarowego złamania próbki podpartej końcami na dwóch podporach za pomocą uderzającego w nią środkowo wahadła. Młot Charpy’ego składa się z podstawy i dwóch słupów, w których łożyskowane jest wahadło z bijakiem. Do słupów przymocowane są podpory, na których umieszcza się próbkę w taki sposób, aby karb usytuowany był od strony przypór. Po zwolnieniu zaczepu wahadło z bijakiem opada z najwyższego położenia określonego kątem alfa zamieniając swą początkową energię potencjalną na kinetyczną. Próbę udarności wykonuje się w celu dokonania oceny zachowania się materiału w warunkach sprzyjających kruchemu pękaniu, stworzonych w próbce obecnością karbu i dużą szybkością odkształcenia wywołaną dynamicznym działaniem siły oraz działaniem temperatury. Badania udarności mają szczególne znaczenie dla stali ulepszanych cieplnie, gdy wraz z korzystnym wzrostem wytrzymałości i twardości zachodzi szkodliwy wzrost kruchości materiału. Pozwalają one w tym przypadku ustalić optymalne warunki obróbki cieplnej. Jeżeli podczas próby udarności próbka nie została złamana, lecz jedynie zgięta i przeszła przez podpory, zużyta energia nie może być traktowana jak wynik udarności. W takim przypadku próbę uznaje się za nieważną. Należy pamiętać, aby do porównań brać wyniki otrzymane na próbkach o takim samym kształcie, rodzaju karbu, a wymiary mogą być porównywalne.

Podsumowując, wyznaczanie udarności za pomocą młota Charpy’ego polega na złamaniu jednym uderzeniem młota wahadłowego próbki z karbem podpartej swobodnie na obu końcach i pomiarze pracy odpowiadającej energii zużytej na jej złamanie. W próbach udarności rezygnuje się z wyznaczania naprężeń, określa się natomiast pracę zniszczenia próbki. Takie podejście podyktowane jest po pierwsze trudnością i małą dokładnością ewentualnego pomiaru siły, a po drugie tym, że stan naprężenia w próbce obciążanej statycznie jest zupełnie inny niż przy obciążeniu udarowym.