Випробування на ударну в'язкість

Ударна в'язкість — це ефективна кількісна характеристика схильності матеріалу до крихкого руйнування.

Вона визначається при руйнуванні надрізаних призматичних зразків шляхом динамічного (ударного) згину. З одного боку зразка посередині виконується концентратор напружень у вигляді U– чи V–подібного надрізу (карбу), а для особливо жорстких умов випробування — втомної тріщини (Т) на дні V–надрізу. Стандарт встановлює 20 типорозмірів зразків з різними видами концентраторів. Креслення найпоширенішого в практиці приймально–здавальних випробувань металічних матеріалів зразка з U–концентратором показано на рис. 6, в. Зразок встановлюють кінцями на опори маятникового копра й руйнують з протилежного до надрізу боку одним ударом відпущеного з певної висоти важкого маятника (рис. 6). Метою випробування на копрі є визначення роботи руйнування зразка К. Перед початком випробування, маятник вагою Q піднятий на висоту H (кут α₁) відносно зразка (рис. 6,б), володіє запасом потенціальної енергії К₁ = Q∙Н = Q∙l∙cos α₁. При вільному падінні маятника частина цієї енергії (К) витрачається на руйнування зразка, а решта енергії К₂ забезпечує піднімання маятника на висоту h (К₂ = Q∙∙h = Q ∙l∙cos α₂). Таким чином, робота руйнування зразка К = К₁– К₂ = Q∙(Н – h). На основі цієї залежності вимірювальний пристрій маятникового копра показує значення К в Дж (або кгс∙м).

Властивості матеріалу при випробуваннях на ударний згин зразків з концентраторами типу U i V оцінюються за роботою удару (руйнування) або ударною в’язкістю, зразків з Т–концентраторами — лише за ударною в’язкістю.

Роботу удару позначають літерами КU, КV або КТ, де К — символізує роботу удару (роботу руйнування зразка), а U, V, Т – вид концентратора. Якщо параметри випробування відрізняються від наступних — максимальна енергія удару маятника 300 Дж, глибина U– i V–концентраторів 2 мм, Т–концентратора 3 мм, ширина зразка 10 мм, то в позначенні роботи удару вказують значення використаних параметрів (наприклад, КU150/5/5 = 60 Дж). Допускається позначати роботу удару А_і, де А — символ роботи удару, і — символ типу зразка (від 1 до 20).

а	б
в
Рис. 6. Устаткування та зразки для визначення ударної в’язкості: а – схема маятникового копра; б – зразок для випробувань; в – схема розташування зразка на опорах копра

Ударну в'язкість КС визначають в Дж/см² як відношення роботи руйнування зразка К (Дж) до площі його поперечного перерізу S₀ (см²) у місці концентратора:

КС = . (10 )

Під час позначення ударної в'язкості до символу КС додається третя літера – U, V або T, що характеризує тип концентратора напружень, наприклад, КСU. Після літер символу ударної в’язкості послідовно вказують максимальну енергію удару маятника, глибину концентратора і ширину зразка (за винятком параметрів відзначених вище для роботи удару) – наприклад, КСV50/2/2 = 12 Дж/см². Допускається позначати ударну в’язкість а_і, де а – символ ударної в’язкості, і – символ типу зразка.

Для позначення роботи удару та ударної в’язкості при підвищених чи понижених температурах застосовується додатковий індекс, що позначає температуру випробування в ⁰С, наприклад, КСU⁺²⁰⁰150/3/7,5 = 185 Дж/см² або а₄^–50 = 38 Дж/см².