Объяснение ударного испытания IZOD:определение, значение и расчет

Инженеры, которые работают с нами здесь, в Xometry, используют множество различных испытаний на удар, чтобы изучить характеристики материала, одним из которых является испытание на удар IZOD. Существуют различные методы определения того, как материал отреагирует или отреагирует; для ИЗОДа вам понадобится маятник и тиски. 

Ниже вы узнаете больше об этом испытании, его важных факторах и сравнении его с другими испытаниями на удар (например, испытанием на удар по Шарпи). 

Что такое ударный тест IZOD?

Испытание IZOD — это способ определения ударопрочности материала, в частности, какой нагрузки он может выдержать, прежде чем сломается. Это поможет вам выбрать материал, соответствующий вашим потребностям. Также называемый тестом IZOD с надрезом, он был принят в качестве стандартизированного метода Американским обществом испытаний и материалов (ASTM) и Международной организацией по стандартизации (IOS), хотя для последнего требуется немного более длинный и широкий кусок материала для тестирования.

Вы можете использовать его для тестирования практически любого материала, но чаще всего на него полагаются для пластиков и полимеров. Для проведения испытания вам понадобится несколько различных расходных материалов и инструментов, в том числе прямоугольный образец вашего материала с выемкой, маятниковый инструмент для ударных испытаний и тиски. Ниже представлена диаграмма работы теста, разработанная командой Xometry.

Помимо удара, тест IZOD также дает представление о количестве энергии, которую может поглотить материал. Все это необходимо знать, прежде чем эти материалы будут затем превращены в продукты или конструкции, которые люди используют каждый день, например, мосты. При использовании IZOD для испытаний используется метод ASTM D256, а для металлов — ASTM E23.

В чем важность испытания на удар IZOD?

Испытание на удар IZOD важно, потому что оно:

1. Позволяет инженерам определять прочность потенциальных материалов, позволяя проектировать детали и конструкции с использованием соответствующих материалов, размеров и коэффициентов безопасности.
2. Позволяет инженерам наблюдать, как материалы ведут себя под воздействием ударной нагрузки. 

Зачем нам нужны ударные испытания IZOD?

Инженеры используют тест IZOD, чтобы охарактеризовать способность материалов поглощать энергию во время удара. Этот простой и быстрый тест можно использовать для определения температуры, при которой поведение материала меняется от пластичного к хрупкому (температура перехода от пластичного к хрупкому). Некоторые стали подвергаются переходу из пластичного состояния в хрупкое при температуре около 0 °C, что вполне соответствует диапазону рабочих температур для многих применений, требующих критической безопасности, таких как корабли и мосты.

Как рассчитывается результат ударного испытания IZOD?

Сначала задается высота маятникового молотка. Записывается потенциальная энергия маятника на этой высоте. Во-вторых, маятник падает, а затем ударяется об испытуемый образец. В-третьих, определяется кинетическая энергия маятника при разрушении образца. Закон сохранения энергии используется для определения кинетической энергии при разрушении. Ударная вязкость материала считается кинетической энергией, поглощаемой образцом при разрушении.

Каковы единицы прочности при ударном испытании IZOD?

Единицы ударной вязкости, определенные с помощью теста IZOD, обычно выражаются в Дж/м или фут-фунт/дюйм. Это можно интерпретировать как кинетическую энергию или объем работы, необходимый (Дж, фут-фунт) для деформации материала на определенную величину (м, дюйм).

Каков пример испытания на удар IZOD?

Испытание на удар IZOD обычно используется для пластмасс, а испытание Шарпи обычно используется для металлов, однако оба метода можно использовать для любого материала. Например, с помощью испытания на удар IZOD различные производители пластмасс определили среднюю ударную вязкость полиоксиметилена (ПОМ, ацеталь) 90 Дж/м2, а среднюю ударную вязкость нейлона 6,6 — 100 Дж/м2.

Почему мы используем образец с надрезом для испытания на удар IZOD?

Образец с надрезом используется для испытаний IZOD, поскольку надрез создает концентрацию напряжений в основании надреза и вызывает разрушение в повторяемом месте. Локализуя напряжения, надрез способствует зарождению и распространению трещин и минимизирует пластическую деформацию. Если первый груз молотка, выбранный для испытания, не разрушает образец, последовательно используются более тяжелые молотки, пока образец не сломается.

Как проводится процедура испытания на удар IZOD?

Тест IZOD относительно прост в проведении, но он требует определенных условий и измерений. Вот общие шаги, которые вы можете ожидать:

1. Сначала подготовьте образец для испытаний, разрезав его до размеров, требуемых ASTM или IOS, и надрезав V-образное сечение под углом 45 градусов. Маятник ударится прямо над этим, разрушая материал. Вам понадобится вершина, которая будет находиться в середине длины тестового материала.
2. Затем добавьте испытуемый материал в маятниковое испытательное устройство внизу, где маятник будет качаться и вступать в контакт. Закрепите его тисками.
3. Вы задаете высоту молотка маятника (стандартная высота — 24 дюйма) и отмечаете потенциальную энергию, которую маятник будет иметь на этой высоте. Затем отпустите маятник.
4. После первого испытания вы можете увеличивать вес маятникового молотка до тех пор, пока он не разрушит материал, что будет означать, что можно рассчитать значение ударной вязкости.
5. Если вам необходимо провести тест IZOD при низких температурах, исследуемый материал будет помещен в морозильную камеру до достижения равновесия, а затем вынут и протестирован.
6. Чтобы получить значение удара, разделите энергию удара на толщину образца. Это число будет иметь единицу измерения Дж/м или фут-фунт/дюйм, что соответствует количеству кинетической энергии, необходимой для деформации и разрушения материала.

Какая машина используется для испытаний на удар по IZOD?

Для испытаний на удар IZOD используется маятниковая испытательная машина. Этот тип машины обычно имеет маятник, который можно фиксировать под разными углами, молоток на конце стержня маятника и приспособление, в которое можно помещать испытуемые образцы, в нижней части устройства. В точке вращения маятника обычно имеется шкала, которая позволяет пользователям указывать различные углы падения маятника.    

Что такое стандарт испытаний на удар IZOD?

Метод испытания на удар IZOD стандартизирован ASTM D256 для пластмасс и ASTM E23 для металлов. Метод испытания на удар IZOD также стандартизирован ISO (Международной организацией по стандартизации) 180. Основное различие между стандартами ASTM и ISO заключается в размере испытуемого образца. Стандарт ASTM требует, чтобы образец для испытаний имел размеры 2,5 дюйма (Д) x 0,5 дюйма (Ш) x 0,125 дюйма (Т), а глубина под надрезом составляла 0,4 дюйма, в то время как стандарт ISO гласит, что образец для испытаний должен иметь размеры 3,15 дюйма (Д) x 0,39 дюйма (Ш) x 0,15 дюйма (Т) и 0,31 дюйма материала под надрезом.

Какие факторы влияют на ударную вязкость IZOD?

Есть несколько деталей, которые влияют на показатели ударной вязкости материала:

1. Предел текучести

Хотя материал можно подвергнуть термообработке для повышения предела текучести, процессы термообработки также могут снизить пластичность материала. Это может привести к снижению ударной вязкости в целом. Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по пределу текучести.

2. Пластичность

Материалы с более высокой пластичностью имеют тенденцию деформироваться, прежде чем они окончательно сломаются или повредятся. Поскольку это так, вы обнаружите, что эти материалы имеют более высокую ударную вязкость. Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по пластичности.

3. Вырезы

Важно правильно подобрать радиус и глубину насечки, чтобы получить точные показания ударной вязкости. Это связано с тем, что насечка локализует напряжение, а чувствительность будет варьироваться в зависимости от того, какой материал вы используете.

4. Температура и скорость деформации

Более низкая температура будет влиять на хрупкость материала и степень деформации во время испытания. Чем холоднее становится, тем больше вероятность снижения скорости деформации материала, и это важно учитывать.

5. Механизм разрушения

Вы захотите понять, о каком изломе идет речь, и это будет зависеть от состава и структуры материала, который вы тестируете. Это будет либо пластичный, либо хрупкий излом, либо характеристики обоих этих типов. В результате образуются различные виды трещин, в том числе расколы и слияния микропор. 

В чем разница между испытанием на удар IZOD и испытанием на удар по Шарпи?

В обоих тестах используется один и тот же тип качающегося маятника, но IZOD обычно используется для испытаний пластмасс, тогда как Шарпи популярен для испытаний металлов. В таблице ниже мы рассмотрели еще несколько различий между этими тестами.

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по испытанию на удар по Шарпи.

Отказ от ответственности

Содержимое этой веб-страницы предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности информации. Любые параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные особенности, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет доставлено сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, желающие получить расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим деталям. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими положениями и условиями.

Кэт де Наум

Кэт де Наум — писатель, автор, редактор и специалист по контенту из Великобритании с более чем 20-летним писательским опытом. Кэт имеет опыт написания статей для различных производственных и технических организаций и любит мир техники. Помимо писательской деятельности, Кэт почти 10 лет работала помощником юриста, семь из которых занималась финансированием судов. Она писала для многих изданий, как печатных, так и онлайн. Кэт имеет степень бакалавра английской литературы и философии, а также степень магистра писательского мастерства в Кингстонском университете.

Прочтите другие статьи Кэт де Наум



Температура тепловой деформации (HDT):определение, значение и влияющие факторы Ударная вязкость:определения, важность и методы точного измерения