Młot Charpy’ego

Młot Charpy’ego – urządzenie, za pomocą którego dokonuje się pomiaru udarności poszczególnych materiałów w postaci specjalnie przygotowanych parów.

Miarą udarności jest stosunek pracy, jaka została włożona, aby zniszczyć próbkę, do pola powierzchni przekroju w miejscu występowania karbu.

Umożliwia on wyznaczenie energii potrzebnej do udarowego złamania (pracy łamania ${\displaystyle K}$) próbki podpartej końcami na dwóch podporach za pomocą uderzającego w nią środkowo wahadła. Praca łamania ${\displaystyle K}$ [J] jest różnicą energii potencjalnej młota w położeniu początkowych ${\displaystyle K_{max}}$ i końcowym ${\displaystyle K_{min}.}$ Do ich obliczenia, przy danej masie wahadła ${\displaystyle m}$ i długości ramienia ${\displaystyle R,}$ konieczna jest znajomość kątów ${\displaystyle \alpha }$ i ${\displaystyle \beta ,}$ określających położenia wahadła przed złamaniem i po złamaniu próbki.

Młot Charpy’ego składa się z podstawy i dwóch słupów w których łożyskowane jest wahadło z bijakiem. Do słupów przymocowane są podpory, na których umieszcza się próbkę w taki sposób aby karb usytuowany był od strony przypór. Po zwolnieniu zaczepu wahadło z bijakiem opada z najwyższego położenia określonego kątem ${\displaystyle \alpha ,}$ zamieniając swą początkową energię potencjalną ${\displaystyle K_{max}}$ na kinetyczną. Uderzając w próbkę w najniższym swym położeniu, młot osiąga maksymalną Podania.

${\displaystyle v={\sqrt[{2}]{2gR(1-\cos \alpha )}},}$

gdzie:

${\displaystyle g}$ – przyspieszenie ziemskie,

${\displaystyle R}$ – odległość od osi wahadła do środka próbki,

${\displaystyle \alpha }$ – kąt spadania wahadła młota.

Po złamaniu próbki reszta energii kinetycznej młota zmienia się w energię potencjalną, której wartość jest proporcjonalna do wysokości, jaką osiągnęło wahadło po próbie. Kąt wychylenia wahadła po próbie ${\displaystyle \beta }$ określa wskazówka na skali popychana przez zabierak, który obraca się wraz z wahadłem. Za pomocą hamulca zatrzymuje się wahadło po złamaniu próbki. Początkowa energia młota (w położeniu górnym):

${\displaystyle K_{max}=mgR(1-\cos {\alpha }),}$

a po próbie:

${\displaystyle K_{min}=mgR(1-\cos \beta ),}$

gdzie ${\displaystyle m}$ jest masą wahadła młota sprowadzona do środka uderzenia. Praca łamania próbki:

${\displaystyle K=K_{max}-K_{min}=mgR(\cos \beta -\cos \alpha ).}$

Zgodnie z normą PN-EN 10045-1 standardowe warunki badania przewidują stosowanie młotów o początkowej energii ${\displaystyle K_{max}=300\pm 10\ \mathrm {[J]} }$ chociaż dopuszcza się używanie młotów o innej energii początkowej (150, 100, 50, 10 lub 5 [J]). Charakterystyczne wymiary młota są określone w powyższej normie.

Bibliografia

• EN ISO 148:2008 Metallic materials – Charpy pendulum impact test.

Linki zewnętrzne

• Młot udarnościowy Charpy'ego. ultra.ap.krakow.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-02-18)].