הבנת תוצאות הבדיקה
הנבנה נכונה של תוצאות הבדיקה מבחינה הנדסית היא לא דבר

Please reload

כללי

בדיקת נגיפה בשיטת צ'ארפי (Charpy)

בדיקת נגיפה בשיטת איזוד (Izod)

הבנת תוצאות הבדיקה

כללי

במכניקה, נגיפה היא כוח גבוה או הלם המוחל לפרק זמן קצר כאשר שני גופים או יותר מתנגשים. לכוח או להאצה כאלה יש בדרך כלל השפעה גדולה יותר על החומר מאשר לכוח נמוך יותר המוחל על פני תקופה ארוכה יותר. 

במהירויות נורמליות, במהלך התנגשות פלסטית מושלמת, חפץ שנפגע על ידי קליע יתעוות, והדפורמציה הזו תספוג את רוב או כל כוח ההתנגשות. מנקודת מבט של שימור אנרגיה, האנרגיה הקינטית של הקליע הופכת לאנרגית חום וקול, כתוצאה מהעיוותים והתנודות הנגרמים באובייקט המוכה. עם זאת, עיוותים ותנודות אלה לא יכולים להתרחש באופן מיידי. התנגשות במהירות גבוהה (נגיפה) אינה מספקת מספיק זמן עבור דפורמציות ורעידות אלה להתרחש. לפיכך, החומר הפגוע מתנהג כאילו הוא שביר יותר מכפי שהוא יכול להיות, ורוב האנרגיה מושקעת ביצירת שבר בחומר. דרך נוספת להסתכל על זה היא כי חומרים למעשה הם שבירים יותר בסקלות זמן קצרות יותר מאשר בסקלות זמן ארוכות. ההתנגדות לנגיפה יורדת עם עלייה במודול האלסטיות, מה שאומר שחומרים קשיות יותר יהיו בעלי אנרגית נגיפה נמוכה ולחומרים גמישים תהיה אנרגיית נגיפה גבוהה.

חומרים שונים יכולים להתנהג בדרכים שונות לגמרי בנגיפה בהשוואה להפעלת כוח סטטי, כמו בבדיקת מתיחה לדוגמה. חומרים משיכים כמו פלדות נוטים להיות שבירים יותר בשיעורי העמסה גבוהים.

ישנן שתי שיטות מקובלות לבדיקת אנרגיית נגיפה סטנדרטית: שיטצ צ'ארפי (Charpy) ושיטת איזוד (Izod). בדיקות אלה מודדות את כמות האנרגיה הכוללת שהחומר מסוגל לספוג. ספיגת אנרגיה זו קשורה ישירות לפריכות החומר. לחומרים פריכיים, כגון קרמיקה או זכוכית, נוטים להיות שיעורי ספיגת אנרגיה נמוכים יותר מלחומרים משיכים כגון נחושת או אלומיניום.

הבנת תכונות ספיגת האנרגיה של החומר היא קריטית, שכן היא מנבאת כמה דפורמציה פלסטית החומר יוכל לעבור לפני כישלון קטסטרופלי. כמו כן חשוב להבין את קווי הדמיון וההבדלים בין שתי שיטות הבדיקה השכיחות.

שיטת צ'ארפי (Charpy)

בדיקת נגיפה בשיטת צ'ארפי (Charpy) פותחה על ידי ס.ב. ראסל וז'ורז' צ'ארפי בתחילת המאה ה -20 והיא  נשארה עד היום אחת השיטות הפופולריות ביותר לבדיקת נגיפה בשל הקלות היחסית של יצירת הדגמים וקבלת התוצאות. מנגנון הבדיקה מורכב ממטוטלת בעלת משקל ידוע, אשר נופלת מגובה מסוים ופוגעת בדגם הנבדק. ניתן להסיק את האנרגיה המועברת לחומר במהלך שבירת הדגם על ידי השוואת ההבדל בגובה המטוטלת לפני ואחרי השבר.

דגם הבדיקה בשיטת צ'ארפי, הממוקם אופקית במכונה, הוא בדרך כלל מוט מלבני בגודל 10X10X55 מ"מ עם חריץ באחת מהפאות הארוכות. החריץ הינו בצורת V או בצורת U והוא ממוקם בצד הנגדי לצד פגיעת המטוטלת ומסייע

בדיקת נגיפה

 
 
 
יש לך עוד שאלות?
ניתן לפנות אלינו בכל שאלה בתחום מטלורגיה, בדיקות, חומרים וחקרי כשל בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל שאלה:
יש ערך נוסף שאתה מעוניין בו או שאתה רוצה להוסיף ערך נוסף?
פנה אלינו בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל בקשה:
Please reload

 
ניתן לבצע בדיקות נגיפה וכן בדיקות מטלורגיות נוספות במטאלבס
לקבלת הצעת מחיר ניתן לפנות אלינו בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il
ניתן לבצע בדיקות רמת קשיות וכן בדיקות מטלורגיות נוספות במטאלבס
לקבלת הצעת מחיר ניתן לפנות אלינו בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il

לרכז את הלחץ ולעודד שבר. הבדיקה יכולה להתבצע הן בטמפרטורת החדר והן בטמפרטורות נמוכות.

בדיקת נגיפה בשיטת צ'ארפי מבוצעת לרוב על מתכות, על פי תקנים   ASTM E23, ASTM A370, ISO 148, או EN 10045-1, אך, ישנם גם מספר סטנדרטים הקיימים עבור פלסטיק ופולימרים, לדוגמה ASTM D6110 ו- ISO 179.

 

שיטת איזוד (Izod)

בדיקת נגיפה בשיטת איזוד (Izod) נקראת על שם המהנדס האנגלי אדווין גילברט איזוד, אשר תיאר לראשונה את שיטת הבדיקה בשנת 1903. מנגנון ודגמי הבדיקה דומים מאוד לשיטת צ'ארפי, עם כמה הבדלים בולטים, כולל כיוון הדגם במכונה, שהינו אנכי עם חריץ מכוון לצד פגיעת המטוטלת. כאשר המטוטלת פוגעת בדגם בנקודה מדוייקת מעל החריץ.

אחד ההבדלים העיקריים משיטת צ'ארפי היא כי בדיקת נגיפה איזוד יכולה להתבצע על מתכות וכן על פולימרים. דוגמי פלסטיק הם בדרך כלל מוטות מלבניים בגודל 12.7X3.2X64 מ"מ עם חריץ בצורת V. דגמים מתכתיים הם בדרך כלל מוטות עגולים בקוטר 11.43 מ"מ ובאורך של 127 מ"מ עם 1 או 3 חריצים בצורת V.

תקני הבדיקה הנפוצים של שיטת איזוד הם ASTM D256, ASTM E23            ו-ISO 180.

של מה בכך. בעוד שמבחינת בקרת איכות, ניתן לייחס לתוצאות מימד של עובר/לא עובר, הבנה של משמעות התוצאות מבחינת התכן או בחירת החחומרים והתהליכים מסובכת יותר ודורשת הבנה של המנגנונים המטלורגיים שעובר החומר במהלך הנגיפה.

ניתן לחלק את הבנת תוצאות הבדיקה לשתי קבוצות:

  • הבנה של תוצאות כמותיות

תוצאה הכמותית של בדיקת הנגיפה היא האנרגיה הדרושה כדי לשבור את החומר והיא יכולה לשמש כדי למדוד את הקשיחות (ההתנגדות להתקדמות שבר) של החומר. ישנו קשר בין אנרגיית הנגיפה לנקודת הכניעה של החומר, אך לא ניתן להציג קשר זה בנוסחה מתמטית. כמו כן, ניתן ללמוד ולנתח את השפעת קצב העיבור על השבר.

טמפרטורת המעבר המשיך-שביר (DBTT) עשויה להיגזר מהטמפרטורה שבה האנרגיה הדרושה לשבר את החומר משתנה באופן דרסטי. עם זאת, בפועל אין מעבר חד המאפשר לקבל טמפרטורת מעבר מדויקת (ניתן לומר כי מדובר באזור מעבר). ניתן ברוב המקרים מגדירים טמפרטורת מעבר מדויקת כטמפרטורה עם אנרגיית נגיפה ספציפית או כטמפרטורה שבה 50% מפני השבר מתאימים לשבר משיך.

  • הבנה של תוצאות איכותיות

התוצאות האיכותיות של בדיקת הנגיפה  יכולות לשמש לקביעת רמת משיכות החומר. אם פני השבר הינם שטוחים, השבר היה פריך. אם פני השבר הינם עם קצוות משוננים או שפתי גזירה, השבר היה משיך. בדרך כלל חומר לא נשבר רק בדרך זו או אחרת, ולכן השוואת פני שבר משוננים לפני שבר שטוחים ייתנו אומדן של אחוז שבר משיך ופריך.

אנרגיית הנגיפה של מתכות בעלות חוזק נמוך, שאינן מראות שינוי בסוג השבר עם הטמפרטורה, כגון פלדות בלתי מחלידות אוסטניטיות,  היא בדרך כלל גבוהה יחסית ולא משתנה עם הטמפרטורה. מסיבות אלה, בדיקות נגיפה אינן בשימוש נרחב להערכת עמידות לשבר של חומרים בעלי חוזק נמוך שסוגי השבר שלהם לא תלויים בטמפרטורה. בדיקות נגיפה כן מבוצעות על מתכות בעלות חוזק נמוך אשר יש להן טמפרטורת מעבר משיך-פריך, כגון מתכות במבנה פריטי (BCC).

בדרך כלל, לחומרים בעלי חוזק גבוה יש אנרגיית נגיפה נמוכה אשר מעידה על העובדה כי שברים נוצרים ומתקדמים בהם בקלות. אנרגיות הנגיפה של חומרים בעלי חוזק גבוה, לא כולל מתכות, בדרך כלל לא רגישות לטמפרטורה.

פלדות בעולת חוזק גבוה במבנה BCC מציגות וריאציה רחבה יותר של אנרגיה נגיפה מאשר מתכות בעלות חוזק גבוהה אשר אין להן מבנה BCC מכיוון שפלדות עוברות שינויים משיכים-פריכים מיקרוסקופיים. ללא קשר, אנרגיית הנגיפה המרבית של פלדות בחוזק גבוה היא עדיין נמוכה בשל הפריכות שלהן.

© 2016 by Metallabs LTD