Маятниковые копры - неотъемлемая часть современных испытательных лабораторий. Эти приборы позволяют определять ударную вязкость и прочность материалов при динамических нагрузках.
Определение и назначение маятниковых копров
Маятниковый копер — прибор для определения ударной вязкости материалов. Он представляет собой маятник, свободно вращающийся вокруг горизонтальной оси. На свободном конце маятника закреплен боек, который наносит удар по испытуемому образцу.
Принцип работы маятникового копра основан на измерении количества энергии, затрачиваемой на разрушение образца единичным ударным нагружением. Количество поглощенной энергии определяется разностью между потенциальной энергией маятника до и после разрушения образца.
Маятниковые копры используются для определения ударной вязкости / прочности материала при ударном нагружении; при этом измеряют энергию, которую способен поглотить материал.
Знание свойств поглощения энергии материала является решающим для прогнозирования того, какую пластическую или хрупкую деформацию может выдержать материал, прежде чем разрушится.
Конструкция и комплектация
Основными узлами маятникового копра являются:
- Маятник с бойком
- Опора и зажим для образца
- Циферблат с указателем энергии
- Защитный экран
Стандартный набор маятников включает бойки разной массы. Это позволяет варьировать энергию удара в широких пределах. Для удобства испытаний копры комплектуются вспомогательными приспособлениями:
- Шаблонами и калибрами для установки образцов
- Устройствами автоматической подачи образцов
- Термокамерами для испытаний при низких температурах
Современные копры оснащаются средствами защиты оператора. Используются защитные экраны из прозрачного оргстекла. Также часто применяют датчики блокировки, отключающие прибор при открытой дверце.
Классификация маятниковых копров
Существует несколько подходов к классификации маятниковых копров.
По способу установки образца различают приборы для испытаний методом:
- Шарпи (на двух опорах)
- Изода (на многоугольной опоре)
По степени автоматизации бывают:
- Механические
- Полуавтоматические
- Автоматические с системой управления
По максимальной энергии удара различают копры мощностью от 0,5 до 800 Дж.
Стандартные методы испытаний
Наиболее распространены три стандартных метода испытаний на маятниковых копрах:
- Метод Шарпи - для металлов и пластмасс с U-образным надрезом. Проводится по стандартам ISO 179/1C и ISO 179/1e.
- Метод Изода - для пластиков с многоугольной выемкой, по стандарту ISO 180.
- Испытание на ударное растяжение - с применением специальных держателей образцов.
Для металлов часто используется методы испытания металлов со снижением температуры образцов до хрупкого состояния.
Испытания полимерных материалов
Маятниковые копры широко используются для контроля качества полимерных материалов - пластмасс, резин, композитов. Испытываются как готовые изделия, так и образцы-свидетели из технологических партий сырья.
Для полимерных материалов чаще всего применяется стандартный метод Изода. Позволяет определить ударную вязкость и оценить хрупкость материала при динамических нагрузках.
Особенности испытаний пластмасс
При проведении испытаний пластмасс на копре необходимо учитывать:
- Температурный режим (испытания как при комнатной температуре, так и в термокамерах)
- Скорость деформации (влияет на характер разрушения)
- Анизотропию свойств (зависимость от направления волокон наполнителя)
Контроль резин и эластомеров
Для резин характерно вязкое разрушение с большой зоной пластической деформации. Определяются:
- Ударная прочность по величине остаточной энергии
- Ударная вязкость как отношение поглощенной и полной энергии удара
Области применения маятниковых копров
Маятниковые копры играют важную роль в следующих областях:
- Научные исследования материалов
- Разработка и производство изделий из металлов, пластмасс, резин
- Контроль качества на предприятиях
- Испытательные лаборатории
- Учебный процесс в вузах
Выбор маятникового копра для лаборатории
При выборе маятникового копра необходимо определить:
Количественные показатели для выбора копра
Основные количественные критерии выбора маятникового копра:
- Максимальная энергия удара
- Скорость движения маятника
- Габаритные размеры и масса
- Температурный диапазон испытаний (термокамеры)
- Производительность (количество испытаний в час)
Эти показатели определяют область применения прибора и должны соответствовать задачам лаборатории.
Энергия удара. Максимальная энергия удара маятникового копра может составлять от 0,5 до 800 Дж в зависимости от модели.
Скорость удара. Стандартные значения - от 2,9 до 5,5 м/с. Более высокие скорости не рекомендуются, т.к. затрудняют анализ характера разрушения образцов.
Качественные характеристики маятниковых копров
Помимо количественных показателей, стоит обратить внимание на такие качественные характеристики:
- Надежность и долговечность
- Точность и воспроизводимость результатов
- Автоматизация процесса испытаний
- Удобство работы и эргономичность
- Возможности ПО и способы вывода данных
