材料抵抗冲击载荷的能力称为材料的冲击性能。冲击载荷是指以较高的速度施加到零件上的载荷,当零件在承受冲击载荷时,瞬间冲击所引起的应力和变形比静载荷时要大得多。因此,在制造承受冲击载荷的零件时,就必须考虑到材料的冲击性能。
根据试样的形状和断裂的方法,试验大致可分为拉力冲击、扭转冲击和弯曲冲击3种类型。常用的试验方法是弯曲冲击试验,弯曲冲击试验可分为肱梁式(即夹紧试样一端而冲击另一端,称艾氏冲击)和横梁式(即简支梁式,试样不夹紧)。横梁式冲击试验可在不同温度下进行,是应用最广泛的一种冲击试验方法。冲击试验是试样在冲击试验力的作用下的一种动态力学性能试验。冲击试验对材料的缺陷很敏感,它能灵敏地反映出材料的宏观缺陷、显微组织的微小变化和材料质量,因此冲击试验是生产上用来检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。
1.冲击试验试样
冲击试验试样需要把要试验的材料制成试验标准所规定形状和尺寸。试样取样位置和方法应按试验标准的规定。各种试验方法所用的试样有有缺口与无缺口之分,加缺口是为了改变试样断裂时的应力分布,试样按缺口形状分有V形、U形和钥孔形3种,冲击试样又有标准试样和小尺寸试样之分。
2.冲击试验设备
冲击试验设备主要是冲击试验机。冲击试验机按做试验的材料上分金属试验机和非金属试验机,金属试验机主要是各种金属的冲击性能测试,通常冲击功比较大;非金属试验机各种塑料、橡胶的冲击性能测试,通常冲击功较小。从试验方式上分为摆锤冲击试验机和落锤冲击试验机,摆锤冲击试验机又分为半自动摆锤冲击试验机、微机屏显摆锤冲击试验机、常温全自动摆锤冲击试验机、低温全自动摆锤冲击试验机、高低温全自动摆锤冲击试验机等。全自动摆锤冲击机由冲击机主机、控制系统、试样盒、送料机构、定位机构等部分组成。低温全自动摆锤冲击机由冲击机主机,控制系统、制冷系统、试样盒、送料机构、定位机构等部分,低温范围:室温至-196℃。高低温全自动摆锤冲击机由冲击机主机、控制系统、制冷系统、高温箱、试样盒、送料机构、定位机构等部分组成,低温范围室温至-196℃,高温范围100至900℃。典型的摆锤冲击试验机结构及实物如下图所示。
3.冲击试验性能测定
冲击试验前,按标准规定从需要进行冲击试验的材料中取样并加工好冲击试样和数量,根据所试验材料的牌号和热处理工艺,估计试样冲击吸收功的大小,选择合适的冲击试验机,使试样折断的冲击吸收功在所用试验机最大能量的10%~90%范围内。试样试验温度应按相关标准规定进行设定。通过冲击试验可得到每个冲击试样的冲击吸收能量;金属材料冲击试验还可通过试样不同温度下的冲击试验系列得到吸收能量——温度曲线、侧膨胀值——温度曲线、剪切断面率——温度曲线,从而得到由标准规定的所试验材料的韧脆转变温度、无延性转变温度等。
4.冲击试验结果评价
原材料、焊接接头的冲击试验结果评价按试验材料制造、安装环节涉及的材料产品制造标准或焊接工艺评定相关标准进行评定,压力管道使用期间按合于使用评价规定进行的冲击试验结果,则按相关合于使用评价标准规定评价。