7.2. Маятниковые копры для испытания на ударный изгиб и проведение испытания

Маятниковые копры. Для испытания материалов на ударный изгиб большее распространение получили маятниковые копры. На рис.7.2 показаны принципиальные схемы копров МК-15 и МК-30А. Цифра в маркировке копра показывает максимальную работу удара в кГм, которую может совершить копер при испытании образцов.

Рисунок 7.2. Маятниковые копры для испытания на ударный изгиб: МК-15 (а), МК-З0А (б)

К опер состоит из чугунной станины в виде массивной плиты 2 с двумя вертикальными колоннами 3. В верхней части колонн на горизонтальной оси подвешен укрепленный в шарикоподшипниках маятник с грузом в виде стального плоского диска с вырезом 5, в котором закреплен стальной закаленный нож, служащий бойком при испытании (рис. 7.3). Внизу на уровне вертикально висящего маятника к колоннам станины прикреплены две стальные закаленные опоры 10, на которые помещают испытываемый образец 11. Под опорами между колоннами проходит тормозной ремень 12, который, прижимаясь к маятнику, качающемуся после удара, вызывает его торможение. Тормозной ремень приводится в действие или вручную специальной рукояткой 1 (копер МК-15), или автоматически рукояткой 1 (копер МК-З0А).

Перед испытанием маятник поднимают на исходную высоту и удерживают его в этом положении защелкой 6 (в копре МК-З0А эта высота зависит от того, в каком положении установлена защелка подъемной рамы 7 в храповике 8).

При испытании образца маятник освобождается от защелки б, падая, ударяет образец, разрушает его и взлетает на некоторый угол, которым и определяется работа, затраченная на разрушение образца. Определение угла взлета маятника в копре МК-15 производится следующим образом. Стрелка 8, насаженная на оси маятника, свободно, но с некоторым трением в момент удара упирается в упор 7 у нулевого деления шкалы 9. При взлете маятника стрелка остается неподвижной, а при обратном движении маятника, двигаясь, вследствие трения, вместе с маятником, показывает угол взлета маятника в градусах (рис. 7.4).

Рисунок 7.4. Схема для определения угла взлета маятника

В копре МК-З0А на оси маятника жестко закреплен поводок 9. При прямом и обратном движении маятника поводок увлекает за собой соответственно одну или другую стрелку шкалы 10 и оставляет их в положении, фиксирующем работу (энергию) маятника до и после удара (Перед началом испытания необходимо проверить, чтобы при свободно висящем маятнике указатели стрелок совпадали с нулевым делением шкалы.)

Маятниковые копры различаются максимальной энергией удара маятника: 4,9 (0,5); 9,8 (1,0); 49,0 (5,0); 98,0 (10,0); 147 (15); 294,0 (30) Дж (кГм).

При записи значения максимальной энергии удара маятника, значения в джоулях следует округлять соответственно до 5; 10; 50; 100; 150 и 300 Дж.

Максимальная энергия удара маятника должна быть такой, чтобы значение работы удара составляло не менее 10% от максимальной энергии удара применяемого маятника. Скорость движения маятника в момент удара, погрешность градуировки шкал копра, требования к термостатам, обеспечивающим равномерное охлаждение или нагрев образца, и термометры для измерения температуры контрольных образцов маятника также регламентированы ГОСТом.

Рисунок 7.5 Схема к определению энергии до и после удара

Проведение испытания. Разрушение образцов осуществляется на маятниковом копре (см. рис. 7.2, а). Испытуемый образец 11, размеры которого предварительно замеряют, устанавливают на опоры 10 надрезом в противоположную сторону от ножа маятника. Освобождение маятника производится с помощью рукоятки защелки. В копре МК-З0А (рис. 7.2, 6) маятник, пройдя нижнее положение и разрушив образец, поворачивает стрелку шкалы на угол, который соответствует энергии, сохранившейся в маятнике после разрушения образца. Работа, затраченная на разрушение образца, будет равна разности энергии маятника до удара и после удара.

В некоторых копрах (например, в МК-15) нет подъемной рамы, а шкала их проградуирована в градусах. В этом случае величина работы К, затраченная на излом образца, определяется как разность потенциальной энергии маятника в его положениях до и после удара (рис. 7.5) и вычисляется по формуле

где Q — вес маятника; Н₁ — высота подъёма маятника до удара; Н₂ — высота взлёта маятника после удара.

Вводя соответствующие обозначения, получаем

где R — длина маятника (расстояние от центра тяжести маятника до его оси вращения).

Тогда работа, затраченная маятником

Эту величину также можно определить из табл. 7.1 по углу β.

Таблица 7.1 Работа, затраченная на излом образца на маятниковом копре (Q = 97.972 Н; R = 0 .7945)

β	К	β	К	β	К	β	К	β	К
0	150,98	32	139,16	64	107,27	96	65,01	128	25,22
1	150,97	33	138,43	65	106,04	97	63,66	129	24,16
2	150,94	34	137,68	66	104,80	98	62,31	130	23,11
3	150,88	35	136,91	67	103,56	99	60,97	131	22,08
4	150,80	36	136,12	68	102,30	100	59,63	132	21,06
5	150,69	37	135,31	69	101,04	101	58,29	133	20,06
6	150,56	38	134,42	70	99,77	102	56,96	134	19,07
7	150,40	39	133,64	71	98,49	103	55,64	135	18,10
8	150,23	40	132,77	72	97,20	104	54,31	136	17,13
9	150,03	41	131,89	73	95,90	105	53,00	137	16,22
10	149,80	42	130,99	74	94,60	106	51,69	138	15,30
11	149,55	43	130,07	75	93,29	107	50,39	139	14,40
12	149,28	44	129,14	76	91,98	108	49,09	140	13,52
13	148,99	45	128,19	77	90,65	109	47,80	141	12,65
14	148,67	46	127,22	78	89,33	110	46,52	142	11,81
15	148,33	47	126,23	79	87,99	111	45,25	143	10,98
16	147,97	48	125,23	80	86,66	112	43,99	144	10,17
17	147,58	49	124,21	81	85,32	113	42,73	145	9,38
18	147,18	50	123,18	82	83,98	114	41,49	146	8,61
19	146,74	51	122,13	83	82,63	115	40,25	147	7,86
20	146,29	52	121,70	84	81,28	116	39,02	148	7,13
21	145,82	53	119,99	85	79,92	117	37,80	149	6,42
22	145,32	54	118,90	86	78,57	118	36,60	150	5,73
23	144,80	55	171,79	87	77,22	119	35,41	151	5,07
24	144,25	56	116,67	88	75,86	120	34,23	152	4,42
25	143,69	57	115,54	89	74,50	121	33,06	153	3,79
26	143,11	58	114,39	90	73,14	122	31,90	154	3,18
27	142,50	59	113,24	91	71,79	123	30,75	155	2,60
28	141,87	60	112,06	92	70,43	124	29,62	156	2,04
29	141,22	61	110,88	93	69,07	125	28,50	157	1,49
30	140,55	62	109,69	94	67,72	126	27,39	158	0,97
31	139,87	63	108,48	95	66,36	127	26,30	159	0,48