مقایسه آزمون‌های ایزود و چارپی در سنجش استحکام ضربه پلیمرها

آزمون‌های ضربه ایزود (Izod Impact Test) و شارپی (Charpy Impact Test) دو روش اصلی برای ارزیابی مقاومت به ضربه پلیمرها و مواد دیگر هستند. این آزمون‌ها به‌طور گسترده در صنایع مختلف، به‌ویژه در صنعت پلاستیک و پلیمر، برای تعیین چقرمگی یا شکنندگی مواد استفاده می‌شوند. در ادامه به توضیح هر یک از این آزمون‌ها و تفاوت‌های آن‌ها پرداخته می‌شود:

1. آزمون ضربه ایزود (Izod Impact Test):

شرح آزمون:

• روش کار: در این آزمون، یک نمونه از ماده به صورت عمودی در دستگاه ایزود ثابت می‌شود. یک پاندول در ارتفاع مشخصی رها می‌شود و به نمونه ضربه می‌زند. انرژی جذب شده توسط نمونه در حین شکستن اندازه‌گیری می‌شود.
• نوع نمونه: نمونه‌های مورد استفاده در آزمون ایزود معمولاً مستطیلی یا گرد هستند و در یک طرف دارای شکافی (notch) به عمق مشخص می‌باشند که به هدایت تمرکز تنش کمک می‌کند.
• جهت ضربه: ضربه به نمونه از جهت مخالف شکاف وارد می‌شود، به‌طوری که تمرکز تنش در ناحیه شکاف افزایش یابد و شکست راحت‌تر رخ دهد.

ویژگی‌ها و مزایا:

• حساسیت به جهت شکست: آزمون ایزود برای مواد حساس به جهت (anisotropic materials) مفید است، زیرا می‌توان شکست را در جهت‌های مختلف بررسی کرد.
• استفاده در انواع مواد: این آزمون علاوه بر پلیمرها برای فلزات، سرامیک‌ها و کامپوزیت‌ها نیز قابل استفاده است.

نتیجه آزمون:

• اندازه‌گیری انرژی: انرژی جذب شده توسط نمونه تا لحظه شکست به عنوان معیاری از مقاومت به ضربه ماده ثبت می‌شود و معمولاً بر حسب ژول (J) یا فوت-پوند (ft-lb) بیان می‌شود.

2. آزمون ضربه چارپی (Charpy Impact Test):

شرح آزمون:

• روش کار: در این آزمون، نمونه به صورت افقی در دو پایه دستگاه شارپی قرار می‌گیرد. پاندول از ارتفاع معین رها می‌شود و به وسط نمونه (در محل شکاف) ضربه می‌زند. انرژی جذب شده توسط نمونه در حین شکستن اندازه‌گیری می‌شود.
• نوع نمونه: نمونه‌های مورد استفاده در آزمون شارپی معمولاً دارای شکاف V یا U شکل در وسط نمونه هستند که به متمرکز کردن تنش و تسهیل شکست کمک می‌کند.
• جهت ضربه: ضربه به وسط نمونه وارد می‌شود و از قسمت شکاف عبور می‌کند، که به تمرکز تنش در ناحیه شکاف منجر می‌شود.

ویژگی‌ها و مزایا:

• سرعت و سهولت آزمون: آزمون شارپی سریع‌تر و ساده‌تر از آزمون ایزود است و می‌تواند برای ارزیابی سریع چقرمگی مواد استفاده شود.
• حساسیت کمتر به جهت: برخلاف ایزود، آزمون شارپی کمتر به جهت‌گیری مواد حساس است، زیرا نمونه به صورت افقی نگه داشته می‌شود.

نتیجه آزمون:

• اندازه‌گیری انرژی: انرژی جذب شده توسط نمونه تا لحظه شکست به عنوان معیاری از مقاومت به ضربه ماده ثبت می‌شود و معمولاً بر حسب ژول (J) یا فوت-پوند (ft-lb) بیان می‌شود.

تفاوت‌های کلیدی بین آزمون ایزود و شارپی:

1. جهت نگهداری نمونه:
   • ایزود: نمونه به صورت عمودی نگه داشته می‌شود.
   • شارپی: نمونه به صورت افقی بین دو پایه قرار می‌گیرد.
2. نقطه ضربه:
   • ایزود: ضربه در قسمت بالای نمونه، در مقابل شکاف، وارد می‌شود.
   • شارپی: ضربه به وسط نمونه، در محل شکاف، وارد می‌شود.
3. نوع شکاف:
   • ایزود: معمولاً از یک شکاف ساده V شکل استفاده می‌شود.
   • شارپی: معمولاً از شکاف‌های V یا U شکل استفاده می‌شود.
4. حساسیت به جهت:
   • ایزود: برای مواد حساس به جهت‌گیری مفیدتر است.
   • شارپی: کمتر به جهت‌گیری مواد حساس است و بیشتر برای ارزیابی چقرمگی کلی ماده استفاده می‌شود.
5. کاربردها:
   • ایزود: بیشتر برای ارزیابی موادی که جهت‌گیری در آن‌ها اهمیت دارد، مانند الیاف و مواد کامپوزیت استفاده می‌شود.
   • شارپی: بیشتر برای ارزیابی چقرمگی و مقاومت به شکست کلی مواد مانند فلزات و پلیمرها استفاده می‌شود.

انتخاب بین ایزود و شارپی:

انتخاب بین آزمون ایزود و شارپی بستگی به نوع ماده، جهت‌گیری مواد، و کاربرد خاص دارد. هر دو آزمون ابزارهای مفیدی برای ارزیابی مقاومت به ضربه مواد هستند و اطلاعاتی حیاتی برای طراحی و انتخاب مواد در کاربردهای مختلف ارائه می‌دهند.