El probador de impacto Charpy instrumentado es un dispositivo importante en el campo de las pruebas de propiedades mecánicas de materiales. Evalúa la tenacidad y la resistencia a la fractura de los materiales sometidos a cargas de alta velocidad mediante ensayos de impacto dinámico. En comparación con los péndulos tradicionales, su tecnología central radica en el registro y análisis digital del proceso de impacto logrado a través de sensores de alta precisión y sistemas de adquisición de señales, lo que proporciona un soporte de datos más completo para la investigación de materiales, el control de calidad y el análisis de fallas.

1. Principios técnicos

El principio de funcionamiento del péndulo instrumentado se basa en la ley de conservación de la energía, pero su avance central radica en el monitoreo dinámico del proceso de impacto. Cuando el péndulo cae libremente desde una altura preestablecida, su energía potencial se convierte en energía cinética, que actúa sobre la superficie de la muestra a través del percutor. Los equipos tradicionales calculan la energía absorbida únicamente en función de la altura de rebote del péndulo, mientras que los dispositivos instrumentados logran la adquisición de datos multidimensionales a través de las siguientes tecnologías:

Integración de sensores: Los sensores de fuerza, los sensores de desplazamiento y los acelerómetros están integrados en el percutor o soporte para registrar las curvas de tiempo de fuerza y tiempo de desplazamiento en tiempo real durante el proceso de impacto.

Procesamiento de señales: Las señales dinámicas se capturan utilizando tarjetas de adquisición de datos de alta velocidad (las frecuencias de muestreo pueden exceder 1MHz) y la interferencia de ruido se elimina mediante algoritmos de filtrado.

Cálculo de parámetros: Los indicadores mecánicos clave se derivan de los datos sin procesar, que incluyen:

1), Energía de impacto: La energía total absorbida por la muestra antes de la fractura (energía potencial inicial menos energía potencial residual);

2), Fuerza máxima de impacto: El valor máximo de la fuerza que se produce durante el proceso de impacto;

3), Curva de Fuerza-Desplazamiento: Una respuesta mecánica completa que refleja el comportamiento de deformación del material;

4), Distribución de energía: Análisis de componentes como la energía de deformación plástica y la energía de propagación de grietas.

2. Campo de aplicación típico: 

1), Investigación y desarrollo de materiales

Determinación de la temperatura de transición dúctil-frágil (DBT): A través de una serie de pruebas de impacto de temperatura, se determina el punto crítico en el que el material pasa de fractura dúctil a fractura frágil, proporcionando una base para la selección de materiales para contenedores criogénicos.

Optimización de la composición de la aleación: compare la energía de absorción de impacto de los materiales de acero bajo diferentes procesos de tratamiento térmico y seleccione la relación de composición óptima.

2), Control de calidad

Verificación de componentes automotrices: pruebe la resistencia al impacto de componentes de seguridad como vigas de parachoques y pilares B para garantizar el cumplimiento de los estándares de seguridad contra colisiones.

Evaluación de juntas soldadas: A través de la prueba de muestra Charpy V-notch, verifique si la resistencia al impacto de la zona de soldadura cumple con el estándar.

3), Análisis de fallas

Identificación del modo de fractura: determine el tipo de fractura (como fractura por escisión, fractura dúctil) en función de la curva de fuerza-desplazamiento y ayude en el análisis de la causa del accidente.

Predicción de la vida útil: Evalúe la vida útil restante de equipos como recipientes a presión y tuberías a través de modelos de daños por impacto acumulativo.

3, ejemplos de aplicación en el campo industrial

Industria automotriz: El fabricante de automóviles utilizó un probador de impacto instrumentado para probar los paneles de carrocería de aleación de aluminio y descubrió que su energía de absorción de impactos a -40 ° C era un 35% más alta que la de las piezas de acero tradicionales, verificando la viabilidad del diseño liviano.

Ingeniería de energía nuclear: Después de la irradiación de neutrones de los materiales de blindaje del extremo de seguridad, las pruebas de impacto revelan una tendencia a la fragilización del material, proporcionando datos clave para la evaluación de la extensión de la vida útil del reactor.

Aeroespacial: Durante la prueba de impacto de sujetadores de aleación de titanio en el rango de temperatura de nitrógeno líquido, el sistema instrumentado capturó señales en tiempo real de inicio y propagación de grietas, proporcionando soporte para el diseño de tolerancia al daño. 

Beijing United Test Co., Ltd. export@unitedtest.com ofrecer el Equipo de prueba de Ensayo de Impacto Charpy de Péndulo Instrumentado. 

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