Краткие теоретические сведения. Ударная вязкость. Ударная вязкость (КС старое обозначение ) называется отношение работы (К), необходимой для разрушения образца
Ударная вязкость. Ударная вязкость (КС старое обозначение ) называется отношение работы (К), необходимой для разрушения образца, к площади поперечного сечения А в месте надреза. Размерность - Дж/м2. Вычисляется ударная вязкость по формуле:
где - работа разламывания образца, [Дж];
- площадь поперечного сечения образца в области концентратора, [м2].
Значение КС записывается в протоколе с округлением до двух-трех значащих цифр. Ударную вязкость обозначают сочетанием букв и цифр. Первые две буквы КС обозначают символ ударной вязкости, третья буква - вид концентратора; первая цифра - максимальная энергия удара маятника, вторая - глубину концентратора и третья - ширину образца. Например: КСТ+100 150/3/7,5 - ударная вязкость, определённая на образце с концентратором вида Т при температуре плюс 100 ºС. Максимальная энергия удара маятника 150 Дж, глубина концентратора 3 мм, ширина образца 7,5 мм. Цифры не указывают при определении работы удара или ударной вязкости на копре с максимальной энергией удара маятника 294 Дж, при ширине образца 10 мм, глубине концентратора 2 мм для концентраторов вида U и V и 3 мм для концентраторов вида Т.
Маятниковые копры. Для испытания материалов на ударный изгиб большее распространение получили маятниковые копры. На рисунке 1 показаны принципиальные схемы копров MK-15 и МК-30А. Цифра в маркировке копра показывает максимальную работу удара в кГм, которую может совершить копер при испытании образцов.
Копер состоит из чугунной станины в виде массивной плиты 2 с двумя вертикальными колоннами 3. В верхней части колонн на горизонтальной оси подвешен укрепленный в шарикоподшипниках маятник с грузом в виде стального плоского диска с вырезом 5, в котором закреплен стальной закаленный нож, служащий бойком при испытании. Внизу на уровне вертикально висящего маятника к колоннам станины прикреплены две стальные закаленные опоры 10, на которые помещают испытываемый образец 11. Под опорами между колоннами проходит тормозной ремень 12, который, прижимаясь к маятнику, качающемуся после удара, вызывает его торможение. Тормозной ремень приводится в действие или вручную специальной рукояткой 1 (копер MK-15), или автоматически.
![]() |
Рисунок 1 - Маятниковые копры для испытания на ударный изгиб:
МК-15 (а), МК-30А (б)
Перед испытанием маятник поднимают на исходную высоту и удерживают его в этом положении защелкой 6 (в копре МК-30А эта высота зависит от того, в каком положении установлена защелка подъемной рамы 7 в храповике 8). При испытании образца маятник освобождается от защелки 6, падая, ударяет образец, разрушает его и взлетает на некоторый угол, которым и определяется работа, затраченная на разрушение образца.
Определение угла взлета маятника в копре MK-15 производится следующим образом. Стрелка 8, насаженная на оси маятника, свободно, но с некоторым трением в момент удара упирается в упор 7 у нулевого деления шкалы 9. При взлете маятника стрелка остается неподвижной, а при обратном движении маятника, двигаясь, вследствие трения, вместе с маятником, показывает угол взлета маятника в градусах. В копре МК-30А на оси маятника жестко закреплен поводок 9. При прямом и обратном движении маятника поводок увлекает за собой соответственно одну или другую стрелку шкалы 10 и оставляет их в положении, фиксирующем работу (энергию) маятника до и после удара (перед началом испытания необходимо проверить, чтобы при свободно висящем маятнике указатели стрелок совпадали с нулевым делением шкалы). При записи значения максимальной энергии удара маятника, значения в джоулях следует округлять соответственно до 5; 10; 50; 100; 150 и 300 Дж.
Максимальная энергия удара маятника должна быть такой, чтобы значение работы удара составляло не менее 10% от максимальной энергии удара применяемого маятника. Скорость движения маятника в момент удара, погрешность градуировки шкал копра, требования к термостатам, обеспечивающим равномерное охлаждение или нагрев образца, и термометры для измерения температуры контрольных образцов также регламентированы ГОСТом.
Проведение испытания. Разрушение образцов осуществляется на маятниковом копре (см. рисунок 1). Испытуемый образец 11, размеры которого предварительно замеряют, устанавливают на опоры 10 надрезом в противоположную сторону от ножа маятника. Освобождение маятника производится с помощью рукоятки защелки. Маятник, пройдя нижнее положение и разрушив образец, поворачивает стрелку шкалы на угол, который соответствует энергии, сохранившейся в маятнике после разрушения образца. Работа, затраченная на разрушение образца, будет равна разности энергии маятника до удара и после удара. Вычисление работы удара по углам начального
отклонения маятника и углу отклонения
после удара проводится по формуле:
где - длина маятника (расстояние от центра тяжести маятника до его оси
вращения), 0,7945 м;
- вес маятника, 6,167 Н.