Charpy-Schlagversuch vs. Fallgewichtsversuch: Wichtige Unterschiede bei den Schlagprüfmethoden

Da es viele Arten plötzlicher Stoßbelastungen gibt, sind branchenübergreifend verschiedene Schlagprüfungen erforderlich. Der Vergleich des Charpy-Schlagversuchs mit dem Fallgewichtsversuch ist eines der Hauptthemen, die in Diskussionen über Schlagprüfungen häufig angesprochen werden.

Neben den unterschiedlichen Methoden liefern diese beiden Tests auch unterschiedliche Messergebnisse. Sie sind für unterschiedliche Beurteilungen konzipiert und werden typischerweise in Branchen mit unterschiedlichen Testanforderungen eingesetzt. Lassen Sie uns beide Aufpralltests hier näher betrachten.

Was ist der Charpy-Schlagversuch?

Bevor wir den Charpy-Schlagversuch im Vergleich zum Fallgewichtsversuch diskutieren, beginnen wir mit einem kurzen Überblick über der Charpy-Test. Dieser Test ist auch als V-Kerb-Test bekannt, bei dem ein gewichteter Pendelhammer verwendet wird, um aus bestimmten Höhen auf einen Teil einer Probe zu schlagen.

Das Hauptziel des Charpy-Tests besteht darin, zu messen, wie viel Energie ein Material aufnehmen kann, bevor es bricht. Je höher die absorbierte Energie, desto zäher ist das Material. Diese Methode hilft Ingenieuren zu verstehen, wie gut sich ein Material bei plötzlichen Stößen verhält, insbesondere bei kalten Temperaturen, bei denen manche Materialien spröde werden.

Was ist der Fallgewichtstest? 

Auf der anderen Seite, der Fallgewichtstest Bei diesem Verfahren wird ein bekanntes Gewicht mithilfe von Schienen geführt und von oben auf die Probe geworfen. Im Gegensatz zum Charpy-Test, bei dem eine V-Kerbe verwendet wird, wird bei dieser Methode häufig eine gepresste oder bearbeitete Kerbe verwendet, um die Spannung auf einen bestimmten Bereich zu konzentrieren.

Der Hauptzweck des Fallgewichtstests besteht darin, zu erkennen, wie und wann Risse nach dem Aufprall entstehen und wachsen. Mithilfe dieses Tests lässt sich die Temperatur ermitteln, bei der ein Material von zäh zu spröde wird. Dies ist besonders nützlich für Branchen, die mit niedrigen Temperaturen zu tun haben.

Hauptunterschiede zwischen Charpy- und Fallgewichtsversuchen

Bild

Um nun den Charpy-Schlagversuch mit dem Fallgewichtsversuch zu vergleichen, werden wir die wichtigsten Unterschiede aus verschiedenen Blickwinkeln erläutern. Werfen wir einen Blick auf die folgende Tabelle.

Wann ist der Charpy-Test und wann der Fallgewichtstest anzuwenden?

Der Charpy- und der Fallgewichtsversuch sind nicht austauschbar. Jeder von ihnen dient einem einzigartigen Zweck. Nachfolgend sind spezifische Szenarien aufgeführt, in denen eine Methode besser geeignet ist als die andere:

1. Bewertung von Materialien bei niedrigen Temperaturen

Verwenden Sie Charpy um dies zu tun. In diesem Fall eignet sich die Charpy-Prüfmethode, um zu beurteilen, wie Metalle wie Stahl bei kälteren Klimabedingungen von duktil zu spröde werden. Ingenieure nutzen sie häufig, um zu bestimmen, ob Materialien in Umgebungen unter Null sicher funktionieren, insbesondere bei Pipeline- oder Offshore-Anwendungen.

2. Prüfung der Rissbeständigkeit in Schwerlastkonstruktionen

Um zu beurteilen, wie ein Material auf Rissbildung und -ausbreitung bei starker Einwirkung reagiert, verwenden Sie den Fallgewichtstest. Dieser wird häufig bei Panzerplatten oder Druckbehältern angewendet, um ein genaueres Bild der Materialzähigkeit zu erhalten.

3. Routinemäßige Qualitätskontrolle im Bauwesen oder in der Fertigung

Für die alltägliche Prüfung von Stahl, Aluminium und Legierungen im Schiffsbau, Brückenbau oder Strukturrahmenbau ist die Charpy-Prüfung die erste Wahl. Sie ist schnell, effektiv und wird allgemein zur Überprüfung der Chargenkonsistenz und Schweißnahtqualität anerkannt. Diese Prüfung entspricht außerdem Normen wie ISO 148-1, ASTM E23 und EN ISO 148-1.

4. Simulation von Auswirkungen vor Ort für kritische Anwendungen

Branchen wie die Öl- und Gasindustrie oder die Verteidigungsindustrie nutzen das Fallgewichtsverfahren, um extreme Belastungen zu simulieren, denen Materialien während des Betriebs ausgesetzt sein können. Der Fallgewichtstest trägt dazu bei, sicherzustellen, dass Komponenten hohe Energien aufnehmen können, ohne dass es zu einem katastrophalen Versagen kommt.

Überprüfung der Leistung hochfester Stähle

5. Überprüfung der Leistung hochfester Stähle

Wenn Sie mit hochfesten oder ultrahochfesten Stählen arbeiten, insbesondere solchen, die in Hochdruckpipelines oder explosionssicheren Strukturen verwendet werden, ist der Fallgewichtsversuch vorzuziehen. Mit diesem Verfahren lassen sich Versagensarten besser aufdecken, die bei der Charpy-Prüfung möglicherweise übersehen werden.

Gemeinsame Branchenanwendungen

Bild

Schlagprüfungen wie Charpy und Fallgewicht werden in vielen Branchen eingesetzt. Allerdings kann es in jeder Branche je nach Anwendungsbedarf unterschiedliche Prüfpräferenzen geben.

1. Charpy-Schlagversuch

Der Charpy-Schlagversuch eignet sich am besten, wenn Zähigkeit und Duktilität im Vordergrund stehen. Hier sind einige Beispiele für Charpy-Schlagversuche:

• Automobilkomponenten: Wird zum Testen von Teilen wie Achsen, Stoßfängern und Aufhängungselementen verwendet, um sicherzustellen, dass sie Energie absorbieren können, ohne zu brechen.
• Baustahl im Bauwesen: Wird auf Träger und Schweißverbindungen angewendet, um Sprödbruch bei Gebäuden und Brücken unter Aufprall- oder Erdbebenbelastung zu verhindern.
• Pipelinebau (mäßige Bedingungen): Überprüft, ob Stahlrohre, die beim Gas- oder Öltransport verwendet werden, normalen Stoßbelastungen während der Installation und des Betriebs standhalten können.
• Schiffsbau: Stellt sicher, dass Rumpfmaterialien Stößen in kaltem Wasser standhalten, ohne zu reißen.
• Allgemeine Qualitätskontrolle für Metalle: Wird häufig verwendet, um verschiedene Chargen von Legierungen wie Aluminium oder Stahl auf Konsistenz hinsichtlich der Schlagfestigkeit zu vergleichen.

2. Fallgewichtstestanwendungen

Um Charpy- und Fallgewichtsprüfungen zu vergleichen, müssen die unterschiedlichen Anforderungen, insbesondere bei extremen Kräften, verstanden werden. Für kritische Strukturen und hohe Belastbarkeit bevorzugen die folgenden Branchen typischerweise Fallgewichtsprüfungen:

• Pipeline-Stähle für raue Umgebungen: Zuverlässig zur Überprüfung des Rissstoppverhaltens in Pipelines mit großem Durchmesser, insbesondere unter arktischen oder Tiefseebedingungen.
• Druckbehälter und Tanks: Hilft festzustellen, ob Materialien hohen Drücken standhalten können, ohne plötzlich zu versagen. Dies ist in der Chemie- und Energiebranche oft unerlässlich.
• Panzerplatten und militärische Anwendungen: Testet ballistische Stähle oder Verbundwerkstoffe, um die Widerstandsfähigkeit bei plötzlichen, intensiven Aufprallbelastungen sicherzustellen.
• Schwere Baumaschinen: Bewertet hochfeste Stähle, die in Kränen, Bulldozern und Bergbauwerkzeugen verwendet werden, die täglich Stößen und Schlägen ausgesetzt sind.
• Energiesektor (Kernenergie, Öl und Gas): Wird verwendet, um Materialien zu qualifizieren, die hohen Temperaturen und Belastungen ausgesetzt sind, und um sicherzustellen, dass sie unter Notfallbelastungen nicht brechen.

Einschränkungen der einzelnen Methoden 

Obwohl der Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy wegen seiner Einfachheit allgemein geschätzt wird, weist er dennoch Einschränkungen auf. Eine der Haupteinschränkungen besteht darin, dass er nur einen einzigen Datenpunkt liefert. Daher gibt Charpy weder Aufschluss über die fortschreitende Verformung noch über das Verhalten des Materials unter langfristiger oder wiederholter Belastung. 

Darüber hinaus reagiert der Test sehr empfindlich auf kleine Abweichungen bei der Kerbvorbereitung und der Prüftemperatur. Das bedeutet, dass jede Inkonsistenz zu ungenauen oder irreführenden Ergebnissen führen kann. Daher ist die strikte Einhaltung der Normen unerlässlich, um gültige und vergleichbare Ergebnisse zu gewährleisten. 

Der Fallgewichtsversuch hingegen ist eher auf bestimmte Materialien wie Rohrleitungsstahl oder Panzerplatten beschränkt. Die Ausrüstung ist in der Regel größer und komplexer als Charpy-Maschinen und benötigt daher mehr Platz und Vorbereitungszeit. Aufgrund seines speziellen Schwerpunkts ist der Fallgewichtsversuch möglicherweise nicht die praktischste oder notwendigste Option für allgemeine Materialprüfungen oder die routinemäßige Qualitätskontrolle.

Abschließende Gedanken

Charpy- und Fallgewichtsprüfungen mögen ähnlich erscheinen, dienen jedoch unterschiedlichen Zwecken und sind für unterschiedliche Materialanforderungen konzipiert. Jede Methode hat ihre eigenen Stärken, abhängig von der Art der Anwendung, der Materialzähigkeit und den jeweiligen Industriestandards.

Wir verstehen, dass die Auswahl der richtigen Aufprallprüfmethode für Ihr Projekt etwas überwältigend sein kann. Deshalb unterstützt Sie unser Expertenteam gerne bei der Bewertung Ihrer spezifischen Anforderungen und empfiehlt Ihnen die am besten geeignete Lösung.

Entdecken Sie unser umfassendes Angebot an Schlagprüfgeräte, von Charpy-Prüfgeräte zu Fallgewichtssystemeund stellen Sie sicher, dass Ihr Material den höchsten Leistungs- und Sicherheitsstandards entspricht. Kontaktieren Sie uns um ein Angebot anzufordern und die Verfügbarkeit zu prüfen.