Ketangguhan

Apa itu pengujian dampak?

Tes dampak digunakan untuk memahami dan mengevaluasi kerapuhan logam. Kerapuhan logam dikaitkan dengan karakteristik atau properti yang logam ini harus mencapai pecah (atau patah tulang) tanpa menderita deformasi yang dapat dihargai.

Tes ini mendapatkan kepentingan dari perang dunia II, ketika kapal mulai menggunakan pelat yang dilas sebagai tempat konstruksi tradisional yang terpaku.

Sampai saat itu, perilaku rapuh ini tidak dipahami karena tidak dapat diprediksi oleh tes lain yang dilakukan, seperti uji tarik.

Tes tarik adalah tes resistensi uniaksial / uniaksial yang biasanya dilakukan pada suhu kamar dan oleh karena itu tidak mewakili kondisi kerja bahwa kapal "kebebasan" Amerika Serikat sedang mengalami:

• Banyak suhu;
• Keadaan stres saksofon (Tegangan pada tiga sumbu - X, Y dan Z);
• Mupuh diterapkan secara dinamis (dampak);

Setelah kerugian besar manusia dan material karena kegagalan layanan kapal-kapal ini, tes khusus untuk dampak dikembangkan.

Ketahanan benturan sangat dipengaruhi oleh suhu tetapi juga oleh kondisi yang tidak dapat dengan mudah diimplementasikan dalam uji tarik umum:

• Kejelaan retakan atau takik;
• Speedatan;

Kapal-kapal transportasi AS meragukan di mana mereka diproduksi dan diuji, tidak seperti mereka di perairan dingin Eropa. Dengan ini kami menyimpulkan bahwa ada bahan yang rapuh dan bahan yang rapuh, seperti las kapal kebebasan.

Bahkan menggunakan bahan yang meragukan, dengan kekuatan yang cukup untuk menahan aplikasi atau beban tertentu, ditemukan dalam praktiknya bahwa bahan yang meragukan dapat pecah lemah setelah suhu tertentu.

Tes dampak terdiri dari menundukkan badan uji standar berpola ke lentur yang disebabkan oleh dampak palu pada gambar di bawah ini.

Tes dampak memungkinkan untuk mendapatkan energi yang digunakan dalam deformasi dan fraktur tubuh uji. Energi ini adalah ukuran perbedaan antara tinggi awal h pendulum dan tinggi maksimum yang dicapai setelah pecahnya badan uji h'.

Note bahwa h'yang lebih kecil, semakin banyak energi yang diserap oleh badan uji. Di sisi lain, semakin rendah energi yang diserap (lebih besar h'), semakin rapuh perilaku bahan pada suhu itu.

 Tujuan uji dampak

Uji dampak diterapkan berdasarkan persyaratan standar (ASME, AWS, DIN, ISO, dll.) dan kami memiliki beberapa alasan untuk menggunakannya.

Salah satu alasannya adalah mengevaluasi bahan-bahan dalam peralatan yang akan beroperasi pada suhu rendah. Lebih khusus lagi, ini digunakan dalam evaluasi perilaku rapuh bahan dan bertindak sebagai alat bantu untuk mempelajari suhu transisi dúctil-rapuh dari bahan.

Hasil dari evaluasi ini, bagaimanapun, memiliki arti dan interpretasi yang terbatas dan hasilnya tidak konklusif. Untuk alasan ini, tes harus dibatasi untuk perbandingan bahan yang diuji dalam kondisi yang sama.

Untuk hasil yang lebih terukur, alat tes CTOD dan, sebagai alternatif, tes berat badan drop harus digunakan.

Penjelasan tentang pembatasan tes dampak adalah karena fakta bahwa komponen stres triaksial yang ada dalam tubuh uji selama tes tidak dapat diukur dengan memuaskan karena tergantung pada beberapa faktor.

Dengan demikian, kita tidak dapat menghubungkan energi yang diserap oleh badan uji dengan perilaku logam dengan dampak apa pun, yang hanya akan terjadi jika seluruh bagian diuji dalam kondisi kerja.

Anda juga dapat menggunakan tes dampak untuk menilai keberhasilan (atau kegagalan) kondisi manufaktur seperti pengelasan atau siklus perlakuan panas yang diberlakukan.

Aplikasi lain yang sangat umum juga untuk validasi prosedur pengelasan yang digunakan dalam sendi dilas tertentu. Tidak cukup untuk mengetahui apakah bahannya cocok, las juga harus dievaluasi.

Jenis spesimen

Badan uji distandarisasi berdasarkan standar (ASTM A370 misalnya) dan dilengkapi dengan takik tindakan yang juga distandarisasi untuk memungkinkan lokasi fraktur dan menghasilkan keadaan triaksial stres.

Spesimen yang umumnya digunakan untuk melakukan tes dampak adalah: spesimen charpy dan spesimen izod, keduanya ditentukan oleh standar ASTM E23.

Dari kedua hal tersebut, jenis cp (proof body) tipe charpy adalah yang paling banyak digunakan tanpa diragukan lagi. Ini sangat digunakan sehingga tes dampak kadang-kadang disebut "charpy".

Tubuh Uji Charpy

Spesimen charpy diklasifikasikan sebagai tipe A. B dan C, dengan bagian persegi 10 mm, panjang 55 mm dan takik di tengah spesimen.

Tipe A memiliki Notch berupa V, tipe B berupa lubang kunci dan tipe C berupa spesimen tipe U. Charpy didukung secara terpusat dan jarak antara support ini adalah 40 mm.

Gambar di bawah ini menunjukkan bentuk, dimensi, dan takik dari ketiga jenis spesimen ini.

Badan uji Charpy didukung pada mesin uji.

Tubuh Tes Izod

Tubuh uji Izod memiliki bagian persegi 10 mm, panjang 75 mm, takik pada jarak 28 mm dari satu ujung, berbentuk v.

Spesimen dengan takik yang lebih dalam (Contoh Izod dan Charpy tipe A) digunakan untuk menunjukkan perbedaan energi yang diserap dalam tes logam yang paling meragukan. Cps ini cenderung menyebabkan fraktur rapuh lebih mudah.

Dalam pengujian bahan yang lebih rapuh, seperti FoFo (besi cor) atau logam cor di bawah tekanan, spesimen biasanya tidak memerlukan takik. Itu karena bahannya sudah secara alami lebih rapuh.

Badan uji Izod diatur (terjebak) di mesin uji.

 Pengurangan spesimen

Dalam kasus bahan yang dimensinya tidak memungkinkan pembuatan spesimen normal (ketebalan kurang dari 11 mm), dimungkinkan untuk menghapus spesimen yang berkurang. Namun panjang, radius slot dan sudut takik dari tubuh uji tetap konstan.

Pemesinan Notch

Kita harus memiliki peralatan yang memadai dan sarana kontrol profil slot, karena variasi kecil dalam mesin slot dapat memperkenalkan kesalahan besar dalam hasil pengujian.

Catatan: Petrobras melalui standarnya memerlukan verifikasi takik dalam proyektor profil sebelum melakukan tes dampak charpy misalnya.

Slot dapat digunakan melalui mesin broached, planer atau penggilingan, dan profilnya harus dikendalikan oleh proyektor profil.

Setiap kali saya mengikuti tes dampak, saya meminta operator untuk menempatkan badan uji pada proyektor profil sehingga saya dapat menilai kepatuhan notch.

Takik harus dirolah setelah perlakuan panas, jika berlaku. Spesimen berlubang dalam bentuk "lubang kunci" harus memiliki lubang melingkar yang dibuka dengan hati-hati dengan kecepatan pemotongan rendah.

Pemotongan alur dapat dilakukan dengan metode apa pun yang berlaku, tetapi agar permukaan lubang tidak rusak.

Penghapusan Spesimen

Standar menentukan tempat penghapusan spesimen, karena orientasi dan arahnya untuk persiapan takik menyiratkan perubahan signifikan dalam hasil tes.

Kami telah mengikuti tiga posisi penghapusan dan / atau posisi takik pada spesimen Charpy, diambil dari posisi yang berbeda dari pelat baja.

Tiga kemungkinan penghapusan dan posisi takik dalam spesimen Charpy

Diserahkan ke tes dampak, badan-badan ini menyajikan tiga kurva yang berbeda, seperti yang ditunjukkan dalam grafik berikut.

Dalam tubuh A, takik melintang ke serat bahan. Kurva A menunjukkan bahwa ini adalah badan uji yang menyajikan jumlah terbesar energi yang diserap.

Tubuh uji C, yang memiliki takik ke arah serat (yang mendukung geser), memiliki penyerapan energi serendah mungkin.

Tubuh tahan B juga memiliki kedudukan silang. Hanya, dalam hal ini, takik melintasi inti piring, memotong semua serat di seluruh.

Kurva berada dalam situasi menengah dibandingkan dengan dua lainnya. Hubungan antara kurva ini tetap konstan, apa pun suhu tesnya.

Teknik Pengujian

Tes dampak dapat dilihat dari skema yang diberikan di bawah ini.

A badan uji standar dengan takik rusak oleh aksi palu berupa pendulum (a). Prinsip operasi dapat dianalisis oleh tampilan samping (b) dari gambar yang sama.

Diasumsikan bahwa pendulum dibawa ke posisi seperti itu sehingga pusat gravitasinya berada pada ketinggian h0 sehubungan dengan referensi sedemikian rupa sehingga energi kinetiknya pada titik dampak memiliki nilai tetap dan ditentukan. Palu dilepaskan dan mengenai tubuh uji dari sisi yang berlawanan dari notch.

Mengabaikan ketahanan udara dan gesekan di pivot, setelah dilepaskan dan dengan tidak adanya badan uji, pendulum harus mencapai ketinggian yang sama di sisi lain dengan prinsip konservasi energi.

Setelah menerobos tubuh uji, palu naik ke ketinggian yang berbanding terbalik dengan energi yang diserap untuk merusak dan mematahkan tubuh uji. Dengan demikian, semakin rendah ketinggian yang dicapai oleh palu, semakin banyak energi yang diserap tubuh uji. Energi ini dibaca langsung ke mesin uji.

Jika badan uji dimasukkan dan pecah oleh dampak pendulum, energi yang diserap dalam operasi ini menyebabkan pendulum mencapai, di sisi lain, tinggi maksimum h1 kurang dari h0. Artinya, ketahanan benturan bahan diberikan oleh perbedaan antara energi potensial dalam h0 dan h1.

Dalam praktiknya, instrumen memiliki skala lulus, dengan indikator nilai maksimum, untuk pembacaan langsung dari perbedaan energi. Karena berenergi, impact resistance dalam laporan biasanya tercatat di Joules (J). Namun, energi yang diserap oleh badan uji juga dapat diekspresikan dalam kgf / m (kilogram-gaya per meter) atau lb / ft (pon per kaki) atau J (Joule). Beberapa mesin lama di Brasil biasanya menampilkan energi dalam kgf / m dan konversi ke Joule diperlukan.

Dalam alat tes charpy, tubuh uji memiliki kedudukan sentral dan didukung di kedua ujungnya. Dampaknya terjadi di tengah seperti yang ditunjukkan di atas.

Takik yang paling umum adalah tipe "V", tetapi ada juga takik dalam bentuk "U" atau celah ujung lubang. Dimensi untuk notch tipe V adalah:

• Length 55 mm;
• Seksi 10 x 10 mm;
• Tidak ada di 45º;
• Depth 2 mm.

Peralatan

Peralatan uji pada dasarnya terdiri dari pendulum (palu) yang dilepaskan pada jatuh bebas dari ketinggian tetap, situs pendukung badan uji dan alat ukur, yang berisi dial dengan skala lulus.

Dial ini memungkinkan Anda untuk menentukan energi yang diserap untuk menerobos badan uji, dengan cara perbedaan antara tinggi awal dan tinggi akhir yang dicapai oleh pendulum.

Pertimbangan tentang tes

Suhu tes terkait langsung dengan hasil yang diperoleh dalam bahan kekuatan rendah dan sedang dan karenanya harus dicatat dalam hasil bersama dengan jenis badan uji yang diuji.

Tes dampak biasanya ditentukan untuk suhu rendah, tetapi juga dapat dilakukan pada suhu sekitar atau bahkan di bawah suhu sekitar.

Dalam kasus di mana suhu tes tidak suhu ruangan, spesimen harus dimasukkan ke dalam mesin dan pecah dalam waktu lima detik (sehingga tidak ada variasi suhu yang signifikan). Selain itu, media pemanas dan/atau pendinginan harus memiliki kontrol untuk pemeliharaan dan homogenisasi suhu.

Tes charpy adalah yang paling direkomendasikan karena ini adalah posisi paling sederhana pada mesin. Penanganan cps dapat dilakukan dengan menggunakan (jenis cakar) yang ulet yang cocok untuk dimensinya. Ini juga merupakan tes dampak termurah dibandingkan dengan tes seperti CTOD.

Beberapa perawatan harus dilakukan ketika melakukan tes dampak. Misalnya, sebelum dimulainya tes, mesin harus diperiksa melalui osilasi gratis pendulum, sehingga pendulum yang dilepaskan pada musim gugur bebas menunjukkan energi nol pada tampilan mesin.

Jika prosedur ini mengungkapkan bahwa layar mencatat beberapa nilai energi, maka nilai ini harus dihapus dari hasil yang diperoleh selama pengujian dengan badan uji.

Tidak disarankan untuk melakukan hanya tes dampak untuk menarik beberapa kesimpulan dari materi yang diuji, bahkan jika perawatan diambil untuk melakukannya.

Karena hasil dari beberapa spesimen dari bahan yang sama dapat bervariasi dari antara mereka sendiri, perlu untuk melakukan setidaknya tiga tes untuk memiliki rata-rata yang dapat diterima sebagai hasilnya. Setiap tiga spesimen dari lokasi yang sama disebut satu set, misalnya: 1 set las, 1 set ZAC dll ...

Seperti dalam uji tarik, juga dimungkinkan untuk memperkirakan mutilasi bahan hanya dengan mengamati daerah retak dari tubuh uji. Semakin tinggi persentase geser, semakin meragukan materi (lihat topik traksi).

Evaluasi hasil

Kriteria evaluasi untuk alat tes ini adalah:

1. Energi diserap oleh badan uji. Energi yang diserap dalam spesimen yang diuji dibaca pada tampilan mesin;
2. Karakteristik dan persentase fraktur (meragukan atau rapuh). Persentase geser adalah fungsi dari area bagian fraktur yang memiliki aspek cerah.
3. Persenam perluasan lateral badan uji. Ekspansi lateral adalah penambahan wajah yang berlawanan dengan takik, ke arah takik itu sendiri, setelah pecahnya badan uji. Kriteria ini sangat jarang dan hampir tidak pernah diperlukan.

Hasil utama dari tes dampak adalah energi yang diserap oleh badan uji untuk berubah bentuk dan pecah.

Energi dihitung dengan memvariasikan energi potensial palu (komponen mesin uji dampak) sebelum dan sesudah benturan. Ingatlah bahwa semakin rendah energi yang diserap, semakin rapuh bahan pada suhu itu.

Lihat gambar di bawah ini contoh spesimen charpy:

• cp tidak diuji (di bawah);
• cp setelah pengujian (dari media);
• cp/sangat meragukan (dari atas);

Perhatikan bahwa materi tidak diharapkan untuk tidak pecah, yaitu kita mengharapkan materi untuk pecah / frature sebagai cp tengah pada gambar di bawah ini. CP yang tidak pecah dapat menyebabkan kerusakan pada mesin uji dan kemungkinan desalibration.

Evaluasi hasil tes harus sesuai dengan standar, spesifikasi atau desain di mana nilai rata-rata dan minimum yang dapat diterima didefinisikan untuk mempertimbangkan tes sebagaimana disetujui.

Versi Bahasa Inggris

Ini adalah terjemahan otomatis. Periksa versi bahasa inggris untuk klarifikasi, jika diperlukan.