Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 312-1:2007 (ISO 148-1:2006) về thử va đập kiểu con lắc Charpy - Phần 1: Phương pháp thử
THỬ VA ĐẬP KIỂU CON LẮC CHARPY PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP THỬ
Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 1: Test method
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử va đập kiểu con lắc Charpy (rãnh V và rãnh U) để xác định năng lượng hấp thụ trong thử va đập vật liệu kim loại.
Tiêu chuẩn này không đề cập đến thiết bị (dụng cụ) để thử va đập, điều này được quy định trong ISO 14556.
Các tài liệu dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu không có năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).
TCVN 312-2 : 2007 (ISO 148-2 : 1998), Vật liệu kim loại - Thử va đập kiểu con lắc Charpy - Phần 2: Kiểm định máy thử.
TCVN 2244 (ISO 286-1), Hệ thống ISO về dung sai và lắp ghép - Cơ sở của dung sai, sai lệnh và lắp ghép.
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1. Năng lượng
3.1.1.
Thế năng thực ban đầu/Thế năng (Actual initial potential energy/ potential energy)
Kp
Giá trị được xác định bằng việc kiểm định trực tiếp
[TCVN 312-2 : 2007 định nghĩa 3.2.2]
3.1.2.
Năng lượng hấp thụ (Absorbed energy)
K
Giá trị năng lượngđược biểu thị bằng kim chỉ hoặc dụng cụ đọc kết quả khác.
CHÚTHÍCH: Chữ cái V hoặc U được sử dụng để biểu thị hình dạng vết khía,nhưlà: KV hoặc KU. Số 2 hoặc là các con số được ghi ở dưới cho biết bán kính lượn đầu búa, ví dụ như là KV2.
3.2. Mẫu thử
Sử dụng các thuật ngữ sau đối với mẫu thử đặt trong vị trí thử trên các giá đcủa máy, (xem Hình 1).
3.2.1.
Chiều cao
Khoảng cách giữa mặt khía rãnh và mặt đối điện.
3.2.2.
Chiều rộng (Width)
w
Kích thước vuông góc với chiều cao và song song với rãnh cắt.
3.2.3.
Chiều dài (Length)
l
Kích thước lớn nhất của mẫu thử đo theo phương vuông góc với rãnh cắt.
4. Ký hiệu (và các thuật ngữ viết tắt)
Tên gọi dùng trong tiêu chuẩn này được nêu trong Bảng 1 và Bảng 2, và minh họa trong Hình 2.
Bảng 1 - Ký hiệu, đơn vị và tên gọi của chúng
Ký hiệu | Đơn vị | Tên gọi |
Kp | J | Thế năng thực ban đầu (thế năng) |
FA | ầ | |
mm | Chiều cao mu thử | |
KU | J | Năng lượng hấp thụ trong mẫu thử rãnh chữ U sử dụng mũi búa 2 mm |
KU8 | J | Năng lượng hấp thụ trong mẫu thứ rãnh chữ U sử dụng mũi búa mm |
J | Năng lượng hấp thụ trong mẫu thử rãnh chữ Vsử dụng mũi búa 2 mm | |
KV8 | J | Năng lượng hấp thụ trong mẫu thử rãnh chữ V sử dụng mũi búa 8 mm |
LE | mm | Độ giãn nở ngang |
l | Chiều dài của mẫu thử | |
Tt | ° | Nhiệt độ chuyển biến |
Chiều rộng của mẫu thử |
Phép thử này bao gồm làm gãy mẫu thử có rãnh khía bằng một dao động đơn của con lắc dưới các điều kiện được xác định sau đây. Rãnh trên mẫu thử phải được quy định hình dạng và được đặt ở chính giữa hai giá đỡ, đối diện với vị tr bị va đập trong khi thử. Độ dai được xác định bằng năng lượng hấp thụ trong thử va đập.
Do các giá trị va đập của một số vật liệu kim loại thay đổi theo nhiệt độ, nên phép thử được thực hiện ở nhiệt độ quy định. Khi nhiệt độ thử khác với nhiệt độ môi trường thì mẫu thử phải được nung nóng hoặc làm nguội đến nhiệt độ đó trong môi trường được kiểm soát.
6.1. Quy định chung
Mẫu thử tiêu chuẩn phải dài 55 mm có tiết diện vuông với các cạnh 10 mm. Ở tâm của chiều dài mẫu là rãnh chữ V hoặc rãnh chữ Unhư được mô tả trong 6.2.1 và 6.2.2.
Nếu mẫu thử tiêu chuẩn không thể lấy được từ vật liệu, phải sử dụng một trong các mẫu thử bổ sung có chiều rộng là 7,5 mm, 5 mm hoặc 2,5 mm (xem Hình 2 và Bảng 2).
CHÚ THÍCH: Đối với năng lượng thấp, sử dụng các miếng đệm là quan trọng, con lắc sẽ hấp phụ năng lượng dư thừa. Đối với năng lượng cao, điều này thể không quan trọng. Các miếng đệm có thể được đặt trên hoặc dưới các giá đỡ mẫu thử sao cho nửa chiều cao của mẫu là 5 mm cao hơn mặt giá đỡ mẫu thử 10 mm.
Các mẫu thử phải có độ nhám bề mặt nhỏ hơn Ra 5mm không kể các đầu mẫu.
Khi đánh giá vật liệu đã nhiệt luyện, mẫu thử sau khi nhiệt luyện lần cuối phải được gia công tinh, kể cả rãnh cắt chữ V, trừ khi có thể chứng minh rằng độ gia công bề mặt trước và sau khi nhiệt luyện không khác nhau.
6.2. Hình dạng rãnh
Rãnh phải được chuẩn bị cẩn thận sao cho bán kính đáy rãnh không có các dấu vết của gia công cơ làm ảnh hưởng đến việc hấp thụ năng lượng.
Mặt đối xứng của rãnh phải vuông góc với chiều dài trục của mẫu thử (xem Hình 2).
6.2.2. Rãnh chữ V
u sâu là 2 mm, và các bán kính đáy là 0,25 mm [xem Hình 2a) và Bảng 2].
6.2.2. U
UHình 2b) và Bảng 2].
6.3. Dung sai của mẫu thử
Dung sai trên mẫu thử và các kích thước rãnh được quy định, nêu trong Hình 2 và Bảng 2.
6.4. Chuẩn bị mẫu thử
Chuẩn bị mẫu thử phải được thực hiện theo hướng giảm đến mức tối thiểu bất cứ sự thay đổi nào của mẫu thử, ví dụ như, do nung nóng hoặc biến cứng nguội do gia công .
6.5. Đánh dấu các mẫu thử
Mẫu thử chỉ được đánh dấu trên bề mặt không tiếp xúc với các giá đỡ, đe hoặc búa và ở vị trí xa các tác động của biến dạng dẻo và chỗ gián đoạn của bề mặt khi đo năng lượng hấp thụ trong phép thử (xem 8.7).
7.1. Quy định chung
Thiết bị được sử dụng cho tất cả các phép đo phải theo các tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế. Các thiết bị đó phải được hiệu chuẩn trong chu kỳ thời gian thích hợp.
7.2. Lắp đặt và hiệu chuẩn
Máy thử phải được lắp đặt và hiệu chuẩn theo TCVN 312-2.
7.3. Mũi búa
Hình dạng của mũi búa được quy định hoặc là búa 2 mm hoặc là búa mm. Các bán kính mũi búa được thể hiện bằng các chỉ số ghi ở chân ký hiệu độ dai như sau; KV hoặc KV8.
Tham khảo đặc điểm của sản phẩm để có hướng dẫn hình dạng mũi búa.
CHÚ THÍCH: Một số vật liệu có thể đưa ra các kết quả khác nhau (sai số phần trăm)tại các mức năng lượng thấp, và các kết quả của búa 2 mm có thể lớn hơn kết quả của búa 8 mm.
8.1. Quy định chung
Mẫu thử phải đặt vuông góc với đe của máy thử, mặt đối xứng của rãnh khía ở trong khoảng 0,5 mm so với mặt phẳng ở giữa các đe. Mũi búa phải đập trên mặt phẳng đối xứng của rãnh và ở phía đối diện với rãnh (xem Hình 1).
8.2. Nhiệt độ thử
8.2.1. Trừ khi có quy định khác, php thử phải được thực hiện (23 ± 5) °. Khi nhiệt độ được quy định, thì mẫu thử được điều hệ
8.2.2. Nếu mẫu thử được điu h bằng nung nóng hoặc làm nguội trong chất lỏng, mẫu thử phải đượcđặt trong hộp, trên các lưới cách đáy hộp ít nhất là 25 mm và được chìm trong chất lỏng ít nhất 25 mm và cách các mặt bên của hộp ít nhất là 10 mm. Môi trường phải được khuấy đều và phải được giữ ở nhiệt độ quy định bằng phương pháp thích hợp. Dụng cụ để đo nhiệt độ của môi trường phải được đặt tâm của nhóm các mẫu thử. Nhiệt độ mỗi trường phải được giữ ở nhiệtđộquy địnhdaođộngtrongkhoảng ± 1 ° trong thời gian ít nhất là 5 min.
CHÚ THÍCH: Khi môi trường chất lỏng có nhiệt độ gần với điểm sôi, việc làm nguội do bay hơi có thể làm giảm nhiệt độ m thử đột ngột trong quá trnh chuyển mẫu từ chất lng đến máy thử va đập (xem tiêkhảo [4] trongThư mục).
8.2.3. Đố vi phép thử nhiệt độ cao không quá 200 °u thử phải được ngâm t nhất là 10 min ỏng có nhiệt độ quy nh vi sai lệch khoảng ± 2 °. Khi thử ở nhiệt độ cao trên 200 °thì mẫu thử phải được giữ ở nhiệt độ không đổi trong nhiệt độ quy định với sai lệch khoảng ± 5 °
8.3. Vận chuyển mẫu thử
Khi phép thử được thực hiện ở nhiệt độ khác so với nhiệt độ phòng, thời gian kể từ khi lấy mẫu từ môi trường nung nóng hoặc làm nguội đến khi thử va đập không được quá 5 s.
Các chi tiết của thiết bị tiếp xúc với mẫu thử trong khi di chuyển mẫu từ môi trường nung đến máy thử phải có nhiệt độ phù hợp với các mẫu thử.
Phải đảm bảo rằng thiết bị dùng để định tâm mẫu thử trên các đe không gây ra nứt gãy các đầu mẫu có độ dai thấp hoặc các mẫu thử độ bền cao không bị bật khỏi thiết bị này văng vào con lắc dẫn tới sai số lớn về năng lượng đo được. Khi khoảng hở giữa đầu mẫu thử ở vị trí thử và thiết bị định tâm hoặc bộphận cố định của máy, lớn hơn hoặc khoảng 13 mm thìtrong quátrình búa đánh gãy mẫu, các đầu mẫu có thể văng trở lại đập vào con lắc.
CHÚ THÍCH: Kìm tự định tâm, phù hợp với các mẫu thử rãnh chữ V được giới thiệu trong Phụ lục A, thường được sử dụng để di chuyển mẫu thử từ môi trường có nhiệt độ được điu khiển đến đúng vị tri thử. Các loại kìm này loại bỏ được các vấn đề về khoảng hở có thể xuất hiện giữa các nửa gy của mẫuvà dụngcụđịnhtâm.
8.4. Sự vượt quá công suất máy
Năng lượng hấp thụ, K, không được vượt quá 80 % thế năng thực tế ban đầu, Kp. Nếu năng lượng hấpthụ lớn hơn giá trị này, thì năng lượng hấp thụ phải được gh lại như giá trị gần đúng và phải được ghichú lại trong bản báo cáo là thử ở điều kiện vượt quá 80 % công suất máy .
CHÚ THÍCH: Trường hợp lý tưởng là có thể tiến hành thử va đập với tốc độ va đập không đổi. Trong thử va đập kiểu con lắc th vận tốc v đập giảm theo sự phát triển của các vết nứt. Đối với các mẫu có năng lượng phá hgần bằng năng suất của máy thì vận tốc con lắc giảm tới không ngay trong quá trình phá hủy mẫu.
8.5. Gãy không hoàn toàn
Nếu một mẫu thử gãy không hoàn toàn trong một phép thử, thì nănglượngvađậpcó thể được ghi lạihoặc lấy trung bình theo các kết quả của các mẫu thử gãy hoàn toàn.
8.6. Sự kẹt mẫu thử
Nếu bất kỳ mẫu thử nào bị kẹt trong máy, thì kết quả phải loại bỏ và phải kiểm tra máy thật kỹ đối với sự hư hỏng gây ảnh hưởng đến việc hiệu chuẩn.
8.7. Kiểm tra sau gy
Nếu việc kiểm tra sau gãy cho thấy bất kỳ vị trí đánh dấu nào trên mẫu thử bị biến dạng nhìn thấy được thì kết quả thử không đại diện cho vật liệu và điều này phải được ghi lại trong biên bản thử.
9.1. Thông tin phải có
Biên bản thử phải bao gồm các thông tin sau đây:
a) viện dẫn số hiệu của tiêu chuẩn này;
ký hiệu mẫu thử (mác thép, số vật đúc...);
c) loại rãnh khía;
d) kích thước của mẫu thử, nếu khác với kích thước chuẩn;
e) nhiệt độ điều hòa của mẫu thử;
f) năng lượng hấp thụ, KV2, KV8, KU2 hoặc KU8 nếu thích hợp;
g) mọi khác thường có thể ảnh hưởng đến phép thử.
9.2. Thông tin bổ sung
Biên bản thử có thể có thông tin bổ sung thêm cho thông tin trong 9.1 như sau:
a) hướng mẫu thử (xem ISO 3785);
b) năng lượng danh nghĩa của máy thở, tính theo joules;
c) sự giãn nở ngang (xem Phụ lục B);
d) dang phá hủy, phần trăm phá hủy dạng cắt (xem Phụ lục C);
e) đường cong năng lượng hấp thụ /nhiệt độ (xem D.1);
f) nhiệt độ biến giòn, tiêu chuẩn sử dụng (xem D.);
g) số mẫu thử không gãy hoàn toàn trong phép thử.
CHÚ DẪN:
hchiều cao mẫu thử
Ichiều dài mẫu thử
w chiều rộng mẫu thử
1 đe
2 mẫu thử có kích thước chuẩn
3 các giá đỡ mẫu thử
4 nắp bảo vệ
atâm đập của búa
bhướng dao động củacon lắc.
Hình 1 - Thuật ngữ mẫu thử trình bày cấu hình củacác giá đỡ mẫu thử và các đecủa máy thử va đập kiểu con lắc công nghiệp
a) Hình dạng rãnh chữ V | Hình dạng rãnh chữ U |
