Młot Charpy’ego

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

Przykładowy Młot Charpy’ego (LaborTech).

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 $K$) próbki podpartej końcami na dwóch podporach za pomocą uderzającego w nią środkowo wahadła. Praca łamania $K$ [J] jest różnicą energii potencjalnej młota w położeniu początkowych $K_{max}$ i końcowym $K_{min}.$ Do ich obliczenia, przy danej masie wahadła $m$ i długości ramienia $R,$ konieczna jest znajomość kątów $\alpha$ i $\beta ,$ 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 $\alpha ,$ zamieniając swą początkową energię potencjalną $K_{max}$ na kinetyczną. Uderzając w próbkę w najniższym swym położeniu, młot osiąga maksymalną prędkość.

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

gdzie:

$g$ – przyspieszenie ziemskie,

$R$ – odległość od osi wahadła do środka próbki,

$\alpha$ – 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 $\beta$ 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):

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

a po próbie:

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

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

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

Zgodnie z normą PN-EN 10045-1 standardowe warunki badania przewidują stosowanie młotów o początkowej energii $K_{max}=300\pm 10\ \mathrm {[J]}$ 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)].