4 اصل
استحکام ضربه نمونههای آزمون با اندازه مناسب، با برخورد یک ضربهزن وزنهدارِ روانکاریشده که بهصورت عمودی از ارتفاعی معین سقوط میکند، تعیین میشود. نمونه آزمون در مرکز خود و عمود بر سطح آن، توسط ضربهزن تحت ضربه قرار میگیرد.
تنظیم انرژی در هنگام ضربه به دو روش مجاز است: تغییر جرم در ارتفاع ثابت و تغییر ارتفاع در جرم ثابت.
یادداشت: روش ارتفاع متغیر به سرعت وابسته است و بسته به نرخ کرنش ماده، ممکن است نتایج متفاوتی به دست آید.
دو روش آماری آزمون ارائه شده است:
روش A: روش پلکانی (تکی) (ترجیحی).
روش B: روش گروهی (اختیاری).
5 دستگاه
5.1 دستگاه آزمون
5.1.1 اجزای ضروری
اجزای ضروری دستگاه آزمون (شکل 4 را ببینید) عبارتاند از:
— حامل انرژی (سیستم دارت) از نوع جرم اینرسی که شامل موارد زیر است:
وزنهها،
ضربهزن (روانکاری الزامی است)؛
— تکیهگاه نمونه آزمون (شکل 4 را ببینید)، که در صورت نیاز به وسیله گیره نگهدارنده (شکل 5) مجهز میشود.
دستگاه آزمون باید امکان سوراخکردن نمونه آزمون در مرکز و عمود بر سطح نمونه آزمون را فراهم کند.
5.1.2 سیستم دارت سقوطکننده
سیستم دارت سقوطکننده باید بتواند ضربهزن وزنهدار را نگه داشته و آزاد کند، بهگونهای که ضربهزن در هنگام سقوط توسط یک یا چند راهنما هدایت شود. سقوط باید بهطور اسمی بدون اصطکاک و اتلاف ناشی از مقاومت هوا باشد؛ در غیر این صورت، مقدار اصطکاک باید در محاسبات لحاظ شود.
5.1.3 وزنهها (جرمها)
وزنههای مناسب باید بهگونهای باشند که بتوان آنها را بهطور محکم به ضربهزن متصل کرد. جرم ترکیبی وزنههای متصلشده و جرم ضربهزن باید با دقت 1 % معلوم باشد.
5.1.4 ضربهزن
ضربهزن ترجیحی دارای سطح ضربهزن نیمکرهای و صیقلی با قطر 20 mm +- 0,2 mm است. بهصورت جایگزین، میتوان از سطح ضربهزنی با قطر 10 mm +- 0,1 mm استفاده کرد.
یادداشت: اندازه، ابعاد و وضعیت سطح ضربهزن بر نتایج اثر میگذارد.
ضربهزن ترجیحی باید از مادهای ساخته شده باشد که مقاومت کافی در برابر سایش و استحکام کافی برای جلوگیری از تغییر شکل پلاستیک داشته باشد. در عمل، فولاد ابزار سختکاریشده یا ماده مشابه با سختی 54 HRC قابل قبول شناخته شده است. مواد سختتر یا موادی با چگالی کمتر (برای مثال تیتانیوم) و سختی معادل نیز قابل قبول هستند. سطح نیمکرهای ضربهزن باید برای کاهش اصطکاک بین ضربهزن و نمونه آزمون روانکاری شود (پیوست B استاندارد ISO 6603-2:— را ببینید).
5.1.5 حلقه تکیهگاه
حلقه تکیهگاه (شکلهای 4 و 5 را ببینید) باید بهطور صلب روی پایهای محکم ثابت شود و بهگونهای طراحی شود که هوا زیر نمونه آزمون محبوس نشود؛ زیرا این امر ممکن است باعث ایجاد اثر فنری شود. زیر حلقه تکیهگاه باید فاصله کافی برای حرکت ضربهزن پس از نفوذ کامل به نمونه آزمون وجود داشته باشد. قطر داخلی حلقه تکیهگاه باید یکی از مقادیر 40 mm+-2 mm یا 100 mm+-5 mm و حداقل ارتفاع آن 12 mm باشد.
5.1.6 ترکیبهای ضربهزن/تکیهگاه
ترکیبهای زیر برای ضربهزن و تکیهگاه مجاز هستند:
5.1.7 پایه دستگاه آزمون
دستگاه آزمون باید بهطور محکم روی سازهای صلب با سختی کافی نصب شود تا خمش تکیهگاه نمونه آزمون به حداقل برسد. جرم پایه باید حداقل 180 kg باشد.
دستگاه آزمون معمولاً نسبت به ارتعاش مکانیکی حساس است. طراحی فونداسیونی که پایه روی آن نصب میشود باید بهگونهای باشد که اثر هرگونه ارتعاش مکانیکی در سیستم را به حداقل برساند. مرکز ثقل پایه باید در راستای مسیر حرکت ضربهزنِ برخوردکننده قرار گیرد.
5.1.8 دستگاه گیره (اختیاری)
در صورت استفاده، باید از گیره حلقوی دو تکه نمونه آزمون، متشکل از حلقه تکیهگاه و حلقه گیره، استفاده شود (شکل 5 را ببینید).
قطر داخلی دستگاه گیره باید برابر با 40 mm+-2 mm یا 100 mm+-5 mm باشد. عملکرد گیره میتواند با اعمال نیرو بر نمونه آزمون انجام شود. نیروی گیره >3 kN توصیه میشود.
یادداشت: گیرههای پنوماتیکی و پیچی با موفقیت به کار گرفته شدهاند. نتایج بهدستآمده برای نمونههای آزمونِ گیرهشده و بدون گیره احتمالاً متفاوت خواهد بود؛ زیرا لبههای نمونه آزمون بدون گیره در حین آزمون آزادانه حرکت میکنند و ممکن است ارتعاشات نمونه آزمون با دامنه بیشتری ایجاد شود (پیوست C استاندارد ISO 6603-2:— را ببینید).
5.1.9 دستگاه گیرنده دارت پس از ضربه
این دستگاه برای جلوگیری از واردشدن ضربههای متعدد به نمونه آزمون و آسیبدیدن ضربهزن طراحی شده است.
5.2 گیج ضخامت
این دستگاه باید امکان اندازهگیری ضخامت نمونههای آزمون را با دقت +-0,01 mm فراهم کند.
6 نمونههای آزمون
6.1 شکل و ابعاد
نمونه آزمون ترجیحی، مربعی با ابعاد 60 mm+-2 mm یا دایرهای با قطر 60 mm+-2 mm، با ضخامت
2,0 mm+-0,1 mm است و با حلقه تکیهگاه با قطر 40 mm استفاده میشود.
برای کامپوزیتهای پلاستیکی تردِ تقویتشده با الیاف و پلاستیکهای با کرنش شکست کم، میتوان از نمونه آزمون مربعی 140+- mm 2 mm یا دایرهای با قطر 140 mm+-2 mm و ضخامت توصیهشده 4,0 mm+-0,2 mm، همراه با حلقه تکیهگاه با قطر 100 mm استفاده کرد.
6.2 آمادهسازی نمونههای آزمون
نمونههای آزمون باید مطابق مشخصات مربوط به ماده آماده شوند. در صورت نبود چنین مشخصاتی یا در صورت عدم تعیین روش دیگر، نمونهها باید حسب مورد مطابق ISO 293، ISO 294-3، ISO 295 یا ISO 1268 آماده شوند، یا از صفحات مطابق ISO 2818 ماشینکاری شوند (یادداشت را ببینید). همچنین میتوان نمونهها را با دستگاه برش یا پانچ آماده کرد، زیرا برای لبههای بریدهشده الزامات خاصی وجود ندارد.
یادداشت: آمادهسازی نمونههای آزمون مربعی 140 mm یا دایرهای با قطر 140 mm به روش قالبگیری تزریقی، هنوز تحت پوشش هیچ استاندارد بینالمللی قرار نگرفته است.
از آنجا که نمونه آزمون بزرگتر عمدتاً برای کامپوزیتهای پلاستیکی تقویتشده با الیاف استفاده میشود، توصیه میشود این نمونهها با ماشینکاری از ماده ورقی ساخته شوند.
نمونههای آزمونی که از ورقهای بزرگتر یا مقاطع ورق برداشته میشوند، باید از نقاطی انتخاب شوند که تا حد امکان بهطور یکنواخت در سطح توزیع شده باشند. نواحی لبهای ناهمگن نباید استفاده شوند. ضخامت این نمونهها، تا ضخامت 4 mm، باید برابر با ضخامت ورق باشد. اگر ضخامت ورق بیش از 4 mm باشد، نمونههای آزمون باید تا 4 mm ماشینکاری شوند.
6.3 نمونههای آزمون ناهمگن
بهطور کلی، آزمون روی هر یک از دو طرف نمونه آزمون که بهصورت تصادفی انتخاب شده است، انجام میشود. بااینحال، اگر دلیلی برای این باور وجود داشته باشد که نتایج به سمت نمونه آزمونِ روبهروی ضربهزن وابسته است، هر دو طرف باید جداگانه آزمون شوند. این موضوع بهویژه درباره نمونههای آزمون دارای سطوح بافتدار، نمونههای لاکزده در یک طرف و نمونههای آزمون پیرشده با UV صدق میکند. هنگام ارزیابی اثر یک تیمار یکطرفه، باید به طرف مقابل نمونه آزمون ضربه وارد شود.
6.4 بررسی نمونههای آزمون
نمونههای آزمون باید عاری از تابخوردگی و تاببرداشتگی باشند. هر دو سطح باید صاف و عاری از خراش، حفره و فرورفتگی ناشی از جمعشدگی باشند تا از اثرات شیارشدگی جلوگیری شود.
نمونههای آزمون باید با مشاهده چشمی یا اندازهگیری با گیج ضخامت از نظر انطباق با این الزامات بررسی شوند. نمونههایی که هرگونه عدم انطباق قابل مشاهده با یک یا چند مورد از این الزامات را نشان دهند، باید رد شوند.
6.5 تعداد نمونههای آزمون
برای آزمونهایی که تحت شرایط ثابت انجام میشوند:
روش A: روش پلکانی (تکی) (ترجیحی)
حداقل باید از 30 نمونه آزمون استفاده شود (10 نمونه برای پیشآزمون جهت تعیین انرژی شروع).
روش B: روش گروهی (اختیاری)
حداقل باید از 40 نمونه آزمون استفاده شود (10 نمونه برای پیشآزمون و 30 نمونه برای آزمون اصلی).
اگر تعداد زیادی نمونه آزمون لازم باشد، برای مثال بهمنظور تعیین وابستگی پارامترهای اندازهگیریشده به دما، نمونهها باید مطابق اصول آماری انتخاب شوند.
6.6 آمادهسازی نمونههای آزمون
نمونههای آزمون باید مطابق الزامات مشخصات ماده مربوطه یا توافق طرفهای ذینفع آمادهسازی و شرایطدهی شوند. در غیر این صورت، مناسبترین شرایط از ISO 291 انتخاب شود.
7 روش اجرا
7.1 اتمسفر آزمون
7.1.1 کلیات
آزمون را در یکی از اتمسفرهای استاندارد مشخصشده در ISO 291 انجام دهید.
7.1.2 آزمون در دمای اتاق
اگر برای شرایطدهی از اتمسفر استاندارد ISO 291 استفاده شده است، آزمون را در همان اتمسفر انجام دهید. در غیر این صورت، اطمینان حاصل کنید که زمان انتقال tT (یادداشت را ببینید) بهاندازه کافی کوتاه باشد (یعنی کمتر از 5 s) تا از تغییر رفتار مکانیکی (وضعیت ماده) نمونه آزمون در اثر تغییر دمای نمونه جلوگیری شود. برای پلیآمیدهای خشک، برای نمونه، مشخص شده است که زمان انتقال تا 30 min، هنگام آزمون در اتمسفر 23 °C و 50 % R.H.، اثر محسوسی بر رفتار ضربه ندارد.
یادداشت: زمان انتقال tT، کل زمان از خارجکردن نمونه آزمون از محیط شرایطدهی تا واردشدن ضربه به نمونه آزمون است.
7.1.3 آزمون در دمای پایین
هنگامی که نمونههای آزمون در دمای پایین شرایطدهی شدهاند و تجهیزات آزمون در دمای اتاق قرار دارند، زمان انتقال tT (یادداشت بند 7.1.2 را ببینید) باید بهاندازهای کوتاه باشد که از تغییرات قابلتوجه دمای نمونه آزمون پیش از ضربه جلوگیری کند (یعنی کمتر از 5s). اختلاف رطوبت بین اتمسفر شرایطدهی نمونه آزمون و اتمسفر آزمون بحرانی است.
7.2 اندازهگیری ضخامت
برای هر نمونه آزمون، ضخامت را در سه نقطه که روی دایرهای به شعاع 10 mm و با مرکزیت مرکز نمونه آزمون، نسبت به یکدیگر همفاصلهاند، با دقت نزدیکترین 0,02 mm اندازهگیری کنید. مقدار میانگین ضخامت اندازهگیریشده را ثبت کنید (یادداشت را ببینید). اگر ضخامت هر نمونه آزمون بیش از 5 % با ضخامت میانگین نمونههای آزمون آن سری اختلاف داشته باشد، آن نمونه را کنار گذاشته و با نمونه دیگری جایگزین کنید.
یادداشت: هنگام استفاده از نمونههای آزمون قالبگیریشده به روش تزریقی، اندازهگیری ابعاد تکتک نمونهها ضروری نیست. اندازهگیری یک نمونه از هر مجموعه کافی است.
هنگام استفاده از قالبهای چندحفرهای، ضخامت نمونههای آزمون هر حفره را اندازهگیری کنید. اگر اختلاف ضخامت نمونه آزمون بین حفرههای قالب بیشتر از 5 % باشد، نمونههای هر حفره باید بهعنوان بچهای متفاوت در نظر گرفته شوند.
7.3 گیرهکردن نمونه آزمون (اختیاری)
شرط پیشفرض این آزمون، بدون گیره بودن نمونه آزمون است.
بااینحال، اگر نمونه آزمون با گیره نگه داشته میشود، دقت کنید که نیروی گیره باعث ایجاد نیروهای خمشی یا پیچشی در نمونه آزمون نشود.
7.4 روانکاری
پیش از هر آزمون، نوک ضربهزن را با روغن یا گریس روانکاری کنید. ویسکوزیته روانکننده باید در محدوده 10 cP < Viscosity< 10000 cP باشد (پیوست B استاندارد ISO 6603-2:— را ببینید).
7.5 روش آزمون سوراخکاری
7.5.1 کلیات
نمونه آزمون را روی حلقه تکیهگاه (5.1.5) قرار دهید و در صورت لزوم آن را در جای خود گیره کنید. هنگام آزمون نمونههای ماشینکاریشده، ضربه را به سطح ماشینکاریشده نمونه وارد کنید. وزنههای لازم (5.1.3) را بهطور محکم به ضربهزن (5.1.4) متصل کنید. دارت (5.1.2) را مطابق روش مورد استفاده، در ارتفاع مشخصشده قرار دهید و آن را آزاد کنید. اگر دارت از سطح نمونه آزمون برگشت، پس از جهش آن را بگیرید تا از موارد زیر جلوگیری شود:
— واردشدن ضربههای متعدد به سطح نمونه آزمون؛
— آسیبدیدن سطح نیمکرهای دارت در صورت برخورد آن با قطعات فلزی دستگاه. نمونه آزمون را بررسی کنید تا مشخص شود مطابق هر یک از تعاریف ارائهشده در 3.2 دچار شکست شده است یا خیر. معیارهای شکست تعریفشده در 3.2، تغییرات مشخصی را در نمونه آزمون که در اثر جرم سقوطکننده ایجاد شدهاند، توصیف میکنند؛ شکست به هرگونه گسستگی در سطح نمونه آزمون گفته میشود که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده باشد. این معیارهای شکست باید مطابق مشخصات ماده مربوطه یا توافق طرفهای ذینفع باشند. اگر معیارهای شکست دیگری (برای مثال ترکخوردگی، فرورفتگی، سفیدشدگی تنشی و غیره) مهم تلقی شوند، این معیارها باید با توافق طرفهای ذینفع تعریف و در گزارش آزمون درج شوند. هر نمونه آزمون باید فقط یکبار تحت ضربه قرار گیرد.
7.5.2 ارتفاع سقوط ثابت (ترجیحی)
برای جرم سقوطکننده متغیر، ترجیحاً باید ارتفاع سقوط 1 m انتخاب شود. اگر نمونه آزمون با این روش شکسته نشود، استفاده از روش جایگزین جرم سقوطکننده ثابت توصیه میشود.
7.5.3 جرم سقوطکننده ثابت (اختیاری)
اگر از ارتفاع متغیر استفاده میشود، این ارتفاع باید از هر مقداری بین 0,3 m و 2,0 m انتخاب شود، اما ترجیحاً در حدود 1,0 m باشد.
7.6 روش A: روش پلکانی (ترجیحی)
7.6.1 کلیات
در این روش، در طول آزمون از افزایش یکنواخت انرژی استفاده میشود و انرژی پس از واردشدن ضربه به هر نمونه آزمون تنظیم میگردد. انرژی ضربه یا با تغییر جرم در ارتفاع ثابت یا با تغییر ارتفاع در جرم ثابت تنظیم میشود (بااینحال، یادداشت بند 4 را ببینید).
7.6.2 پیشآزمون
برای برآورد انرژی شکست ضربه 50 % یعنی E50، از 10 نمونه آزمون استفاده کنید.
یادداشت: پیشنهاد میشود در طول پیشآزمون، افزایشها یکنواخت نباشند. کار را با افزایشهای نسبتاً بزرگ آغاز کنید تا انرژیهایی را که بهطور قطعی باعث شکست (یا عدم شکست) میشوند، بیابید. پیشآزمون را با افزایشهای انرژی کوچکتر به پایان برسانید تا انرژیای را که باعث شکست 50 % نمونهها میشود، بهطور تقریبی برآورد کنید.
7.6.3 روش آزمون بهعنوان نقطه شروع، انرژیای نزدیک به انرژی شکست ضربه مورد انتظار را بر اساس پیشآزمون انتخاب کنید.
7.6.4 بیان نتایج
7.6.4.1 محاسبه
انرژی شکست ضربه 50 %، یعنی E50، را بر حسب ژول به صورت زیر محاسبه کنید:
7.7 روش B: روش گروهی
7.7.1 کلیات
در این روش، گروههای متوالی شامل حداقل 10 نمونه آزمون در هر گروه آزمون میشوند. برای هر گروه از یک انرژی ضربه استفاده میشود و انرژی از یک گروه به گروه دیگر بهصورت افزایشی تغییر میکند. انرژی ضربه یا با تغییر جرم در ارتفاع ثابت یا با تغییر ارتفاع در جرم ثابت تنظیم میشود (بااینحال، یادداشت بند 4 را ببینید).
آزمون تا زمانی ادامه مییابد که حداقل پنج نتیجه درصد شکست به دست آید: یک نتیجه شکست 0 %، یک نتیجه شکست 100 % و حداقل سه نتیجه بین نتایج 0 % و 100 %. سه نتیجه بین حدود 0 % و 100 % نباید همگی کمتر یا بیشتر از 50 % باشند.
7.7.2 پیشآزمون
حداقل 10 نمونه آزمون را برای برآورد حدود تقریبی وقوع شکست 0 % و 100 % آزمون کنید.
7.7.3 روش آزمون
افزایشهای جرم (یا ارتفاع) را بهگونهای انتخاب کنید که بین حدود «0 %» و «100 %» بر اساس پیشآزمون، حداقل سه نقطه تعیین شود و در هر نقطه حداقل 10 نمونه آزمون شود.
جرم شکست (یا ارتفاع شکست) و درصد شکست را برای هر نقطه ثبت کنید.
در این مرحله، اگر حداقل پنج نتیجه شرحدادهشده در 7.7.1 به دست آمده باشد، آزمون کامل است.
7.7.4 بیان نتایج
7.7.4.1 محاسبه
دادهها را روی کاغذ نمودار احتمال خطی (شکل 8 را ببینید) رسم کنید؛ جرم (یا ارتفاع) روی محور خطی و درصد شکست روی محور احتمال قرار گیرد و نقاط شکست 0 % و 100 % حذف شوند.
بهترین خط مستقیم را از میان نقاط برازش کنید و M50 (یا H50) را از نمودار، در جرم سقوطکننده (یا ارتفاع سقوط) متناظر با محل تقاطع خط مستقیم و خط احتمال 50 %، بخوانید.
آزمون ضربه غیرابزاردار ISO 6603-1
- نمایشگر لمسی
- تنظیم خودکار ارتفاع
- سیستم ضدبازگشت برای محدودکردن ضربههای متعدد
- گیره نمونه مطابق ISO6603-1
- گیره پنوماتیکی
- نمونه مربعی با ابعاد 60mm و دیسکی با قطر 140mm
- سر ضربهزن نیمکرهای با قطر 20mm (قطر اختیاری 10mm نیز موجود است)
- سختی سر ضربهزن بیشتر از 54HRC
- حلقه تکیهگاه با قطر داخلی 40 و 100 mm
- وزن پایه مطابق استاندارد، بیشتر از 180kg است
- نیروی گیره بیشتر از 3KN است
- نمونه کوچک، مربعی با ضلع 40mm یا دیسکی با قطر 40mm و ضخامت 2mm است
- نمونه بزرگتر، مربعی با ضلع 140mm یا دیسکی با قطر 140mm و ضخامت 4mm است
- سر ضربهزن بهراحتی قابل تعویض است
- «تعداد» و «جرم وزنهها» و «حداکثر ارتفاع ضربه» مطابق درخواست مشتری تعیین میشوند