擺錘式?jīng)_擊試驗機的檢驗標準

在實際工程機械中，有許多構(gòu)件常受到?jīng)_擊載荷的作用,機器設(shè)計中應力求避免沖擊波負荷,但由于結(jié)構(gòu)或運行的特點,沖擊負荷難以完全避免，例如內(nèi)燃機膨脹沖程中氣體爆炸推動活塞和連桿，使活塞和連桿之間發(fā)生沖擊，火車開車、停車時，車輛之間的掛鉤也產(chǎn)生沖擊，在一些工具機中，卻利用沖擊負荷實現(xiàn)靜負荷難以達到的效果，例如鍛錘、沖擊、鑿巖機等，為了了解材料在沖擊載荷下的性能，我們必須作沖擊實驗。
一、實驗目的
1.了解沖擊實驗的意義，材料在沖擊載荷作用下所表現(xiàn)的性能 
2.測定低碳鋼和鑄鐵的沖擊韌度值
二、實驗設(shè)備和儀器
數(shù)顯擺式?jīng)_擊試驗機、游標卡尺等
三、基本原理
1.沖擊實驗是研究材料對于動荷抗力的一種實驗，和靜載荷作用不同，由于加載速度快，使材料內(nèi)的應力驟然提高，變形速度影響了材料的機構(gòu)性質(zhì)，所以材料對動載荷作用表現(xiàn)出另一種反應。往往在靜荷下具有很好塑性性能的材料，在沖擊載荷下會呈現(xiàn)出脆性的性質(zhì)。 
2.此外在金屬材料的沖擊實驗中，還可以揭示了靜載荷時，不易發(fā)現(xiàn)的某結(jié)構(gòu)特點和工作條件對機械性能的影響（如應力集中，材料內(nèi)部缺陷，化學成分和加荷時溫度，受力狀態(tài)以及熱處理情況等），因此它在工藝分析比較和科學研究中都具有一定的意義 
四、沖擊試件
工程上常用金屬材料的沖擊試件一般在帶缺口槽的矩形試件，做成制品的目的是為了便于揭露各因素對材料在高速變形時的沖擊抗力的影響。并了解試件的破壞方式是塑性滑移還是脆性斷裂。但缺口形狀和試件尺寸對材料的沖擊韌度值的影響極大，要保證實驗結(jié)果能進行比較，試件必須嚴格按照冶金工業(yè)部的部頒布標準制作。故測定值的沖擊實驗實質(zhì)上是一種比較性實驗，其沖擊試件形狀如圖所示。

圖7-2
五、沖擊實驗形式
1.簡梁式彎曲沖擊實驗 
2.肱梁式彎曲沖擊實驗 
3.拉伸沖擊實驗 
簡梁式彎曲沖擊實驗工程中最常用
六、實驗方法與步驟
1.測量試件尺寸，要測量缺口處的試件尺寸。 
2.首先了解擺錘沖擊試驗機的構(gòu)造原理和操作方法，掌握沖擊試驗機的操作規(guī)程，一定要注意安全。 
3.調(diào)整沖擊試驗機指針調(diào)到“零點”根據(jù)試件材料估計所需破壞能量，先空打一次，測定機件間的摩擦消耗功。 
4.將試件裝入在沖擊試驗機上，簡梁式?jīng)_擊實驗應使沒有缺口的面朝向擺錘沖擊的一邊，缺口的位置應在兩支座中間，要使缺口和擺錘沖刃對準。將擺錘舉起同空打時的位置，打開鎖桿。使擺錘落下，沖斷試件，然后剎車，讀出試件沖斷時消耗的功，以下式可計算出材料的沖擊韌度值

——沖斷試件時所消耗的功
——試件缺口橫截面積

圖7-3
七、注意事項：
在實驗過程中要特別注意安全，絕對禁止把擺錘舉高后安放試件，當擺錘舉高后，人就離開擺錘擺動的范圍，在放下擺錘之前，應先檢查一下有沒有人還未離開，以免發(fā)生危險。
八、討論題
低碳鋼和鑄鐵在沖擊作用下所呈現(xiàn)的性能是怎樣的？ 
材料沖擊實驗在工程實際中的作用如何？

GB/T3808-2002    代替GB/T3808-1995

    1.范圍 

    本標準規(guī)定了擺錘式?jīng)_擊試驗機的檢驗方法。本標準適用于配有2mm或8mm沖擊刀并按照諸如GB/T229規(guī)定的試驗方法進行擺錘式?jīng)_擊試驗機（以下簡稱試驗機）。 

    其他容量和不同結(jié)構(gòu)的試驗機也可參照使用本標準。 

    工業(yè)上、普通試驗室或研究實驗室進行金屬材料試驗所使用的且符合本標準規(guī)定的試驗機稱為工作試驗機。要求比較嚴格的試驗機稱為標準沖擊試驗，有關(guān)標準沖擊試驗機的檢驗在GB/T18658中規(guī)定。 

    本標準描述了兩種檢驗方法。 

    a）直接方法。該方法實際上是靜態(tài)檢驗方法，即通過對試驗機關(guān)鍵部件的測量，以確保其滿足本標準的要求。所用檢驗儀器應證明可溯源到我國法定計量單位的國家基準。當試驗機安裝、修理時或者間接方法給出不正確結(jié)果時應使用直接方法對其進行檢驗； 

    b）間接方法。該方法實際上是動態(tài)檢驗方法，即用標準試樣檢驗指示裝置上的示值。 

    本標準要求采用直接和間接兩種方法檢驗試驗機。 

    有關(guān)標準試樣的技術(shù)要求在GB/T18658中規(guī)定。 

    注：本標準規(guī)定的間接方法只考慮試樣斷裂所吸收的總能量。該總能量包括： 

    1）  使試樣本身斷裂所需要的能量； 

    2）  試驗機的擺錘從初始位置開始擺動，完成第一個半周期的內(nèi)部能量損失。內(nèi)部能量損失是由于： 

      a)  空氣阻力、擺軸軸承的摩擦和指針的摩擦，這些能量損失可采用直接方法測定

      b)  基礎(chǔ)的沖擊、機架和擺錘的振動，測定這些能量損失還沒有適當?shù)臏y量方法和測量儀器。 

    2.規(guī)范性引用文件

    下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的務方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。 

    GB/T229金屬夏比缺口沖擊試驗方法（ISO148：1983，Steel-Charpy impact test (V-notch)，NEQ） 

    GB/T18658 擺錘式?jīng)_擊試驗機檢驗用夏比V型缺口標準試樣（ISO148-3：1998，Metallic materials—Charpy pendulum impact test—Part 3：Preparation and characterization of Charpy V reference test pieces for verification of test machines ，MOD）  

    3.術(shù)語和定義

    下列術(shù)語和定義適用于本標準。 

    3.1有關(guān)試驗機的術(shù)語和定義 

    3.1.1砧座anvil 

    試驗機底座上加工成垂直支承面而用以阻擋被擺錘打擊試樣的部分，該支承面垂直于試樣支座的支承面。 

    3.1.2 底座base 

    試驗機機架上試樣支座水平支承面以下的部分。 

    3.1.3打擊中心 center of percussion 

    擺錘上的一點，在該點對試樣進行打擊所產(chǎn)生的效應和擺錘的全部質(zhì)量如果均集中在該點對試樣進行打擊所產(chǎn)生的效應是相同的

    注：當單擺沿水平線通過打擊中心做一次打擊，擺軸不產(chǎn)生水平方向的反作用力。 

    3.1.4打擊點center of strike 

    將高度為標準高度一半（即5mm）的試樣或等值量規(guī)放在試樣支座上，擺錘在自由懸掛位置時，沖擊刀刀刃上與該試樣或量規(guī)的上水平面相接觸的點

    3.1.5工作試驗industrial machine 

    工業(yè)上、普通試驗室或大多數(shù)研究實驗室進行金屬材料試驗用的試驗機。這些試驗機不用于給出標準值。工作試驗機的檢驗按照本標準規(guī)定的方法進行。 

    3.1.6標準試驗機reference machine 

    用于測定標準試樣標準能量的試驗機。該類試驗機的檢驗要求嚴于工作試驗機，這些要求在GB/T18658中規(guī)定。 

    3.1.7沖擊刀striket 

    錘體接觸試樣的部分。實際接觸試樣的刀刃可有2mm曲率半徑（2mm沖擊刀）或8mm曲率半徑（8mm沖擊刀）

    3.1.8試樣支座test pidece supports 

    試驗機底座上加工成水平支承面而用于預先放置被擺錘打擊試樣的部分，該支承面垂直于砧座的支承面。 

    3.2有關(guān)能量的定義 

    3.2.1實際吸收能量（吸收能量）AV actual absorbed energy (absorbed energy) 

    用試驗機進行試驗時，沖斷試樣所需要的總能量。它等于擺錘在初始位置的勢能與試樣斷裂后完成第一個半周期時的勢能之差

    3.2.2實際初始勢能（勢能）AP  actual initial potential energy (potential energy) 

    直接檢驗所測定的值

    3.2.3吸收能量示值（指示能量）AS  indicated absorbed energy (indicated energy) 

    由試驗機指針或其他指示裝置指示的能量值。 

    3.2.4初始勢能標稱值（標稱能量）AN  nominal initial potential energy (nominal energy) 

    試驗機制造者給出的能量值。 

    3.2.5標準能量AR  reference energy 

    標準試樣的吸收能量值，該能量值使用標準試驗機試驗測定。 

    3.3標準試樣reference test pieces 

    把試驗機測得的指示能量與該試樣標出的標準能量值進行比較，以檢驗工作試驗機的適合性而使用的沖擊試樣。標準試樣GB/T18658的要求制備。 

    3.4有關(guān)試樣（放置在試驗機支座上的試驗位置）的定義 

    3.4.1高度height 

    帶有缺口的面和與之相對的面之間的距離。 

    3.4.2寬度width 

    與缺口平行且垂直于高度方向的尺寸。 

    3.4.3長度length 

    與缺口方向垂直的最大尺寸。