Sự Thử Va Đập Charpy

Sự thử va đập Charpy còn được gọi là sự thử khắc-V Charpy là phép thử nghiệm biến dạng nhanh được chuẩn hóa nhằm để xác định năng lượng hấp thụ bởi vật liệu trong quá trình gãy vỡ. Năng lượng hấp thụ này giúp xác định độ dai của vật liệu đồng thời công cụ để nghiên cứu sự chuyển biến dòn – dẻo theo nhiệt độ. Thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp, với ưu điểm quy trình thực hiện dễ dàng và chi phí thấp. Tuy nhiên hạn chế của phương pháp này là kết quả có tính tương đối.

ISO 179-1 quy định phương pháp xác định độ bền va đập Charpy của chất dẻo trong các điều kiện xác định. Một số loại mẫu thử và cấu hình thử nghiệm khác nhau cần được xác định và chuẩn bị sẵn. Các thông số thử nghiệm khác nhau được quy định tùy theo loại vật liệu, loại mẫu thử và loại khía rãnh.

Ứng dụng thử va đập Charpy

Phương pháp này phù hợp để ứng dụng với các loại vật liệu sau:

• Vật liệu đúc và đùn nhựa nhiệt dẻo cứng (bao gồm các hợp chất độn và gia cố thêm vào ác loại không được gia công) và các tấm nhựa nhiệt dẻo cứng;
• Vật liệu đúc nhiệt rắn cứng (bao gồm các hợp chất độn và gia cố) và các tấm nhiệt rắn cứng (bao gồm cả các lớp mỏng);
• Vật liệu tổng hợp nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi kết hợp và các vật liệu gia cường một chiều hoặc đa chiều (như thảm, vải dệt thoi, sợi dệt, sợi cắt nhỏ, cốt liệu kết hợp và hỗn hợp, sợi thô và sợi nghiền) hoặc kết hợp các tấm làm từ vật liệu ngâm tẩm trước (sơ chế), bao gồm các hợp chất độn;
• Các polyme tinh thể lỏng nhiệt.

Dụng cụ thử nghiệm Charpy

Bộ dụng cụ thử nghiệm va đập Charpy gồm bộ dụng cụ bao gồm một búa con lắc đập vào mẫu đã được khắc. Năng lượng truyền vào vật liệu được tính toán bằng cách so sánh sự thay đổi độ cao của búa trước và sau một sự gãy vỡ lớn.

Yếu tố cần lưu ý

Vết khắc trên mẫu là yếu tố sẽ gây ảnh hưởng tới kết quả của phép thử va đập Charpy, do đó vết khắc cần có kích thước và hình dạng chuẩn. Ngoài ra kích cỡ của mẫu cũng là yếu tố gây ảnh hưởng tới kết quả, do vật liệu có biến dạng phẳng hay không.

Kết quả định lượng

Kết quả định lượng của phép thử va đập Charpy – năng lượng cần thiết để làm gãy vỡ vật liệu – có thể dùng để đo độ dai va đập và độ bền dẻo của vật liệu. Cũng có thể nghiên cứu tốc độ biến dạng và phân tích ảnh hưởng của nó tới sự gãy vỡ.

Nhiệt độ chuyển tiếp dẻo-giòn (ductile-brittle transition temperature, DBTT) có thể được truy ra từ nhiệt độ mà tại đó năng lượng cần để làm gãy vỡ vật liệu thay đổi mạnh. Tuy nhiên thực tế không có một sự chuyển tiếp rõ ràng nào nên việc tìm được nhiệt độ chuyển tiếp chính xác là khó khăn. DBTT chính xác có thể nhận được qua thực nghiệm theo nhiều cách: năng lượng hấp thụ riêng, thay đổi mặt gãy vỡ (ví dụ 50% diện tích bị nứt vỡ)…

Kết quả định tính

Có thể được dùng để xác định độ dẻo của vật liệu bằng kết quả định tính của phép thử va đập Charpy. Nếu vật liệu bị vỡ theo một mặt phẳng, gãy vỡ là dẻo, còn nếu vật liệu bị vỡ với các cạnh răng cưa hay lưỡi cắt, sự gãy vỡ là dòn. Đa phần vật liệu không gãy vỡ theo chỉ một kiểu, do vậy khi so sánh diện tích phần răng cưa và phẳng của sự gãy vỡ có thể mang lại sự ước lượng về phần trăm của gãy vỡ dẻo và dòn trong thử nghiệm độ bền va đập Charpy.