บทที่ 12 การทดสอบความต้านแรงกระแทก (Impact test) 1302 423 Industrial Materials Testing Dr. Sukangkana Lee

www.trollhattansaab.net

an Audi TT and a side impact test for LSD wing doors

Introduction Impact Testing, ASTM E23 and IS/ BS Standard The impact test is a method for evaluating the toughness and notch sensitivity of engineering materials. It is usually used to test the toughness of metals, but similar tests are used for polymers, ceramics and composites.

Toughness =? Notch sensitivity = ?

Toughness =? High yield strength Elastic energy = Brittle (เปราะ) Ductile High yield strength Elastic energy = Brittle (เปราะ) Low yield strength Large plastic energy = Ductile (เหนียว)

Notch sensitivity = ? The extent to which the sensitivity of a material to fracture is increased by the presence of a surface defect, such as a notch, a crack, or a scratch. Low notch sensitivity is usually associated with ductile materials. High notch sensitivity is usually associated with brittle materials.

แรงกระแทกที่เกิดระหว่างใช้งานซึ่งจะกระทำอย่างรวดเร็ว (A suddenly applied stress) เรียกว่า Dynamic load อาทิ การกระแทกของเสาเข็ม, ปั้นจั่น, ใบพัด, รอยเชื่อม Metal industry sectors include Oil and Gas, Aerospace, Power Generation, Automotive, and Nuclear.

Effects of the notch effects: Stress concentration around the notch causes plastic deformation to occur in this area. The decrease in area caused by the notch increases the stress to a value above the yield stress for the material, while the rest of the specimen may still be at a stress below the yield stress. This plastic hinge which develops at the notch reduces the total amount of plastic deformation in the test specimen. The plastic deformation at the notch is constrained by the surrounding material and this increases the tensile stress in the plastic zone. The degree of constraint depends on the severity of the notch (depth and sharpness). The increased tensile stress encourages fracture and reduces the work done by plastic deformation before fracture occurs.

The Charpy Impact Test was invented by Georges Augustin Albert Charpy (1865-1945). The Charpy impact test continues to be used as an economical quality control method to determine the notch sensitivity and impact toughness of engineering materials.

วัตถุประสงค์ เพื่อทราบค่า absorb energy (พลังงานที่วัสดุดูดซับ) ก่อนการแตกหักด้วยแรงกระแทก เพื่อวิเคราะห์ความเหนียวของวัสดุที่อุณหภูมิต่างๆ เพื่อศึกษาลักษณะรอยแตกแบบเหนียวและแบบเปราะ

Definitions Charpy Impact test (JIS Z2242, JIS Z2202) ชิ้นงานทดสอบจะต้องเตรียมให้ได้ขนาดตามมาตรฐาน มีรอยบากตรงกึ่งกลางชิ้นงาน รอยบากมักทำเป็นรูปตัว V หรือ U วางชิ้นงานบนแท่นวางในแนวนอน และจะใช้ค้อนตีด้านตรงข้ามรอยบากนั้น www.wmtr.com/Content/impact_testing.htm

JIS Standard

JIS Standard

รูปแสดงการทดสอบแรงกระแทก   Energy held at lifted angle  E1= WR(1-cos) Energy held at swing angle  E2= WR(1-cos) รูปแสดงการทดสอบแรงกระแทก

The test measures the energy absorbed by the fractured specimen. The notched test specimen is broken by the impact of a heavy pendulum or hammer, falling at a predetermined velocity through a fixed distance. The test measures the energy absorbed by the fractured specimen. http://www.steeluniversity.org

specimen

เพื่อให้ทราบข้อมูลต่อไปนี้ 1.Charpy Absorbed energy แทนด้วย E (kgfm หรือ J) เป็นค่าพลังงานที่ต้องใช้ในการทำให้ชิ้นส่วนนั้นๆแตกหักเนื่องจากแรงกระแทก 2.Charpy Impact value (kgfm/cm2 หรือ J/cm2) เป็นค่าพลังงานต่อหน่วยพื้นที่บริเวณรอยบาก

3.Transition curve เป็นกราฟระหว่างอุณหภูมิทดสอบ กับ พลังงาน หรือ อุณหภูมิกับร้อยละแตกเปราะ 4.Transition temperature เป็นช่วงอุณหภูมิที่ทำให้ชิ้นส่วนเกิดการเปลี่ยนแปลงจากแตกแบบเหนียวไปเป็นแตกแบบเปราะ ซึ่งจะเป็นช่วงที่ค่าพลังงานลดลง

5.Percent Brittle Fracture เป็นร้อยละของบริเวณรอยแตกแบบเปราะต่อบริเวณรอยแตกทั้งหมด บริเวณที่แตกเปราะสังเกตได้โดยจะมีความวาว และผิวค่อนข้างเรียบ 6.Percent Ductile Fracture เป็นร้อยละของบริเวณรอยแตกแบบเหนียวต่อบริเวณรอยแตกทั้งหมด บริเวณที่แตกเหนียวสังเกตได้โดยจะมีความทึบ และผิวค่อนข้างหยาบ

http://www.eng.wayne.edu/legacy/MSE130/equip/dbsamp.jpg

ปัจจัยที่มีผลต่อค่าความต้านทานแรงกระแทกของวัสดุ ได้แก่ วัสดุเหนียวจะมีความต้านทานแรงกระแทกสูงกว่าวัสดุเปราะ อุณหภูมิการใช้งานวัสดุที่มีโครงสร้างผลึกแบบ BCC จะมีค่าความต้านทานแรงกระแทกไม้คงที่เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป ส่วนวัสดุที่มีโครงสร้างแบบ FCC ความต้านแรงกระแทกจะไม่ค่อยเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ โครงสร้างเกรนที่เกิดจากกรรมวิธีผลิต

http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/ductile-brittle-transition/printall.php

BCC FCC √3a a √2a

www-materials.eng.cam.ac.uk