آزمون ضربه شارپی + ویدیو

آزمون­ های مکانیکی مانند کشش یا فشار به منظور تعیین استحکام و مقاومت مواد در برابر تغییر شکل در اثر اعمال نیروی ایستا انجام می ­گیرند. در صورتی که اعمال نیرو به صورت دینامیک باشد، مقاومت ماده در برابر تغییر شکل حین اعمال نیرو متفاوت خواهد بود. به منظور ارزیابی مقاومت ماده در برابر اعمال نیروی دینامیک می­ توان از آزمون ­های ضربه استفاده کرد. متداول­ ترین نوع این آزمون، آزمون ضربه شارپی (پیشنهاد شده توسط دانشمند فرانسوی، جرج شارپی، در سال ۱۹۰۱) است که از آن به منظور تعیین انرژی شکست یا چقرمگی مواد فلزی استفاده می­ شود. گفتنی است آزمون ­های ضربه مختلفی برای سرامیک­ ها و پلیمر ها وجود دارد، اما آزمون ضربه شارپی عمدتاً در رابطه با فلزات و به منظور تعیین میزان چقرمگی، دمای انتقال تردی به نرمی، بررسی ­های شکست نگاری و سایر مطالعات مکانیکی مورد استفاده قرار می ­گیرد.

شماتیک هندسی آزمون ضربه شارپی در شکل زیر نشان داده شده است:

نمونه سازی این آزمون معمولاً به صورت میله های مکعب مستطیل شکل است که به منظور تحقق شرایط تنش اعمالی سه بعدی، در آن ها شیار یا فاق (notch) ایجاد شده است. شیارها معمولاً به صورت u شکل یا v شکل در نمونه ایجاد می ­شوند. عامل ایجاد ضربه در آزمون شارپی یک چکش دارای استحکام بالا است که به صورت آونگی به نمونه ضربه وارد می ­کند و پس از شکستن آن تا ارتفاعی از سوی دیگر نمونه بالا می ­رود. اختلاف عمودی ارتفاع اولیه آونگ قبل از رها شدن، با ارتفاعی که آونگ پس از شکستن نمونه تا آن بالا می ­رود، معیاری از میزان انرژی جذب شده قبل از شکست یا همان چقرمگی نمونه است. انرژی جذب شده، انرژی مورد نیاز برای شکستن قطعه آزمون است. 

از آن جایی که مقادیر انرژی ضربه بسیاری از مواد فلزی با دما تغییر می کند، آزمون ها باید در دمای مشخصی انجام شود. اگر این دما به جز دمای محیط باشد، قطعه آزمون باید تا دمای مورد نظر تحت شرایط کنترل شده، گرم یا سرد شود.