Методика испытаний на ударный изгиб

При ударных испытаниях закон подобия не действует. Поэтому необходима жесткая унификация размеров образцов и условий проведения испытания. Основными образцами по ГОСТ 9454-78 служат стержни с квадратным сечением 10×10 мм и длиной 55 мм (рис. 2.7).

Концентраторы могут быть трех типов: в виде надрезов U- образного или V-образного вида, наносимые механическим способом (например, фрезерованием), и в виде трещины (тип Т), получаемой в вершине начального надреза путем плоского циклического изгиба образца, т.е. путем выращивания усталостной трещины.

Испытания на изгиб проводят на маятниковых копрах с предельной энергией, превышающей 300 Дж (30 кгс м).

Схема испытания видна из рис. 2.8. Образец кладут горизонтально в специальный шаблон, обеспечивающий установку надреза строго в середине пролета между опорами. Удар наносят ножом маятника со стороны, противоположной надрезу, в плоскости, перпендикулярной продольной оси образца. Маятник копра закрепляется в исходном верхнем положении на высоте от 0,8 до 2,5 м, что соответствует скорости ножа маятника в момент удара от 4 до 7 м/с. По шкале фиксируется угол подъема маятника . После снятия с фиксатора, маятник свободно падает под собственной тяжестью, наносит удар по образцу, изгибает и разрушает его, поднимаясь относительно вертикальной оси копра на угол . Этот угол тем меньше, чем большая работа затрачена маятником на деформацию и разрушение образца.

Работу удара обозначают двумя буквами (KU, KV или KT). Первая буква ( К ) – символ работы удара, вторая буква – (U, V или T) – вида концентратора.

Величина работы деформации и разрушения определяется разностью потенциальных энергий маятника в начальный (после подъема на угол , что соответствует высоте подъема Н рис 2.8а) и конечный момент испытания (после взлета на угол или высоту ):

, [Н м = Дж] (2.11)

где – сила тяжести маятника массой .

а – U; б – V; в – T

Рисунок. 2.7 – Образцы для ударных испытаний с различными видами концентраторов

Рисунок. 2.8 – Схема маятникового копра (а), установки образца и нанесения удара (б, в)

Зная полную работу деформации и разрушения К, можно рассчитать основную характеристику, получаемую в результате рассматриваемых испытаний – удельную работу разрушения (работу на единицу площади) или – ударную вязкость:

, [Дж/см² , кгс м /см²] , (2.12)

где – площадь поперечного сечения образца в месте надреза до испытания.

Ударные испытания, как и статические, можно проводить при отрицательных и повышенных температурах. Методика этих испытаний регламентирована специальными стандартами.