沖擊試驗條件?

本文連接轉自：http://www.chongjishiyan.cn/cjsyff/330.html

　　沖擊試驗是振動的一種非穩態、持續時間相對較短的機械瞬態振動。 造成沖擊的原因很多且各不相同，對產品造成的效應也不相同。由于沖擊情況復雜性，很難歸類所以保留原始和現代各種試驗方法。電子產品在生命周期中通常在兩種情況下會遭受到沖擊：

　　一種是產品運輸過程中因為車輛行走在顛坡道路產生碰撞與跳動 。另外一種是人員搬運時掉落地面所產生的撞擊，對于手持型產品(如手機)在未受緩沖保護所遭受到的掉落沖擊對產品危害更大。

　　沖擊測試的好處：產品在設計階段利用機械沖擊試驗可快速驗證結構強度水平，或判斷包裝材料是否有適當緩沖作用。

　　沖擊試驗的目的：

　　在于了解其結構弱點以及功能退化情況，有助于了解產品的結構強度以及外觀抗沖擊，跌落等特性。有效地評估產品的可靠性和監控生產線產品的一致性。

　　一、實驗目的

　　1.了解沖擊韌性的含義及其表達方式。

　　2.掌握金屬沖擊試驗機的操作方法。

　　3.分析溫度對材料韌脆轉變的影響，理解金屬的低溫脆性。

　　二、實驗原理

　　1、沖擊試驗原理

　　沖擊載荷是指載荷在與承載構件接觸的瞬間內速度發生急劇變化的情況，即有一定的加載速率的載荷。沖擊韌性是指金屬材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功能力，常用標準試樣的沖擊吸收功AK來表示。沖擊吸收功AK值越大，表明材料的抗沖擊性能越好。本試驗通過缺口試樣的沖擊彎曲試驗來測量材料的沖擊吸收功。

　　試驗是在擺錘式沖擊試驗機上進行的。將試樣水平放在試驗機支座上，缺口位于沖擊相背方向上。然后將具有一定質量m的擺錘舉至一定高度H0，使其獲得一定位能mgH0。釋放擺錘沖擊試樣，擺錘的剩余能量為mgH1，側擺錘沖擊試樣失去的位能mgH0-mgH1，即為試樣變性和斷裂所消耗的功，就是沖擊吸收功AK。

　　在沖擊試驗機上實際操作過程中，沖擊前先將指針調零，沖擊完成后指針自

　　動轉向表盤上沖擊吸收功AK所指的刻度處，單位為J，實驗者只需按要求按放好試樣，調零和讀數即可，不需要測量H0和H1的大小。

　　2、沖擊試驗試樣

　　沖擊吸收功AK值與試樣的尺寸、缺口形狀和支撐方式有關。為了便于比較，國標給定了兩種缺口的沖擊彎曲標準試樣，它們是U形缺口和V形缺口，本實驗使用的是GB/T229-1994規定10×10標準夏氏V型缺口試樣，其尺寸為：10mm,10mm,55mm,2mm深V形缺口12mm，(如圖2)這里指出，用V型缺口試樣測定的沖擊吸收功用AKV表示，用U型缺口試樣測定的沖擊吸收功用AKU表示。

　　3、低溫脆性

　　對于體心立方晶體金屬及合金或某些密排六方晶體金屬及合金，特別是中低強度結構鋼(F-P鋼)，在試驗溫度低于某一溫度tk時，會由韌性狀態轉變為脆性狀態，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔聚集型變為穿晶解理型，斷口形貌由纖維狀變為結晶狀，這就是低溫脆性。轉變溫度tk為韌脆轉變溫度。

　　低溫脆性是材料的屈服強度隨溫度的降低急劇增加的結果。

　　三、實驗設備及材料

　　1、實驗設備：沖擊試驗機、保溫瓶、熱電偶測溫計。

　　2、實驗材料：20Cr(10mm,10mm,55mm,2mm深V形缺口)、液氮、無水乙醇。

　　四、實驗內容

　　1、試樣預處理

　　首先，取6個保溫瓶，分別加入少量的無水乙醇(可沒過試樣即可)。然后取18個V形缺口試樣，分別放入6個保溫瓶內(每組3個)完全浸沒在無水乙醇中。再在每一個保溫瓶中，分別插入數字顯示式熱電偶。一切準備就緒后，開始向每一個保溫瓶中傾倒液氮，通過控制加入液氮量的多少，把6組試樣的溫度分別控制在室溫、0℃、-25℃、-35℃、-45℃和-65℃左右，最后保溫15分鐘，使每一個保溫瓶內的溫度穩定下來。

　　2、沖擊試驗

　　保溫結束后，開始對每一組試樣進行缺口沖擊試驗。在取試樣前先記錄試樣所在保溫瓶的溫度，把沖擊試驗機調好是其處于待命狀態。然后迅速用夾具取出試樣，迅速準確地把試樣置于試驗機在載物臺上，保證擺錘軸向與缺口中心線一致。最后，馬上啟動試驗機使擺錘落下，沖擊試樣，記錄表盤上所指示的沖擊吸收功用AKV。

　　3、觀察斷口

　　所有試樣沖擊完成后，把6組試樣收集在一起，觀察其斷裂形貌，分析其韌脆轉變的傾向。

　　五、試驗結果及分析

　　1、實驗結果

　　對6組試樣全部進行完沖擊試驗后，整理試樣溫度和沖擊吸收功等數據，得到如表1所示的試驗數據。

　　2、結果分析

　　可以清晰地得出缺口試樣在做沖擊試驗時，其沖擊吸收功AKV隨溫度的降低下降明顯，關系十分明確。沖擊吸收功AKV減小，可以定性的反映出

　　材料的脆性有所增大，因此，可以得出隨著溫度的降低，材料脆性變大的結論。從而驗證了材料的低溫脆性。

　　3.斷裂形貌分析

　　通過對六組試樣的斷裂形貌做宏觀的觀察對比，第一組試樣(室溫下)的斷裂有明顯的塑性變形，且沒有完全斷開;第六組試樣(-69℃)完全斷開，且斷口平齊，表現為脆斷;試樣從按溫度從高到低，其斷裂塑性變形越來越不明顯，斷裂形貌越來越傾向于脆性斷裂，這也從另一反面驗證了材料會出現低溫脆性的規律。

　　4、誤差分析

　　本實驗的誤差主要來自于三個方面：

　　(1)由于操作不準確，擺錘軸向與試樣缺口中心線不一致，導致位能沒有 完全用于沖擊試樣;

　　(2)缺口的加工誤差會對實驗結果造成重要影響;

　　(3)試樣本身材料的軋制方向不同，會在不同的方向呈現不同的力學性能，對試驗結果產生重要影響。

本文連接：http://www.chongjishiyan.cn/cjsyff/330.html