De IZOD-impacttest uitgelegd:definitie, betekenis en berekening

Ingenieurs die hier bij Xometry met ons samenwerken, gebruiken veel verschillende impacttests om de eigenschappen van een materiaal te leren kennen, waarvan er één de IZOD-impacttest is. Er zijn verschillende methoden om te bepalen hoe een materiaal zal reageren of reageren; voor de IZOD heb je een slinger en bankschroeven nodig. 

Hier leest u meer over deze test, de belangrijke factoren ervan en hoe deze zich verhoudt tot andere impacttests (zoals de Charpy-impacttest). 

Wat is een IZOD-impacttest?

De IZOD-test is een manier om de slagvastheid van een materiaal te bepalen, met name hoeveel belasting het aankan voordat het breekt. Dit zal u helpen bij het kiezen van het juiste materiaal voor uw behoeften. Ook wel de IZOD-test met inkepingen genoemd, is deze door de American Society for Testing and Materials (ASTM) en de International Organization for Standardization (IOS) geaccepteerd als een gestandaardiseerde methode, hoewel voor deze laatste een iets langer en breder stuk materiaal nodig is om te testen.

Je kunt het gebruiken om vrijwel elk materiaal te testen, maar het wordt vooral gebruikt voor kunststoffen en polymeren. Voor het uitvoeren van de test hebt u een aantal verschillende benodigdheden en gereedschappen nodig, waaronder een rechthoekig monster van uw materiaal met een inkeping erin, een slingerimpacttestinstrument en een bankschroef. Hieronder ziet u een diagram van het Xometry-team van hoe de test werkt.

Naast impact geeft de IZOD-test ook een idee van de hoeveelheid energie die het materiaal kan opnemen. Dit alles is absoluut noodzakelijk om te weten voordat deze materialen vervolgens worden omgezet in producten of constructies die mensen dagelijks gebruiken, zoals bruggen. Wanneer u de IZOD gebruikt om te testen, is de methode ASTM D256 en voor metalen is dit ASTM E23.

Wat is het belang van de IZOD-impacttest?

De IZOD impacttest is belangrijk omdat deze:

1. Hiermee kunnen ingenieurs de taaiheid van kandidaat-materialen bepalen, waardoor onderdelen en structuren kunnen worden ontworpen met de juiste materialen, afmetingen en veiligheidsfactoren.
2. Hiermee kunnen ingenieurs observeren hoe materialen presteren wanneer ze worden blootgesteld aan schokbelasting. 

Waarom hebben we IZOD-impacttests nodig?

Ingenieurs gebruiken de IZOD-test om het vermogen van materialen om energie te absorberen tijdens een impact te karakteriseren. Met deze eenvoudige, snelle test kan worden bepaald bij welke temperatuur een materiaal verandert van ductiel naar bros gedrag (overgangstemperatuur van ductiel naar bros). Sommige staalsoorten ondergaan een overgang van ductiel naar bros rond de 0 °C, ruim binnen het gebruikstemperatuurbereik voor veel toepassingen met kritische veiligheidsproblemen, zoals schepen en bruggen.

Hoe wordt het resultaat van de IZOD Impact Test berekend?

Eerst wordt de hoogte van de slingerhamer ingesteld. De potentiële energie van de slinger op deze hoogte wordt geregistreerd. Ten tweede valt de slinger en raakt vervolgens het proefstuk. Ten derde wordt de kinetische energie van de slinger bepaald wanneer het preparaat breekt. De wet van behoud van energie wordt gebruikt om de kinetische energie bij breuk te bepalen. De slagsterkte van een materiaal wordt beschouwd als de kinetische energie die door het monster wordt geabsorbeerd bij breuk.

Wat zijn de eenheden van de IZOD-impactteststerkte?

De eenheden voor slagsterkte zoals bepaald door de IZOD-test worden doorgaans uitgedrukt als J/m of ft-lb/in. Dit kan worden geïnterpreteerd als de kinetische energie, of de hoeveelheid arbeid, die nodig is (J, ft-lb) om het materiaal een bepaalde hoeveelheid (m, in) te vervormen.

Wat is een voorbeeld van de IZOD-impacttest?

De IZOD-impacttest wordt vaak gebruikt voor kunststoffen, terwijl de Charpy-test vaak wordt gebruikt voor metalen. Beide methoden kunnen echter voor elk materiaal worden gebruikt. Zo hebben verschillende kunststoffabrikanten met behulp van de IZOD-impacttest de gemiddelde taaiheid voor polyoxymethyleen (POM, acetaal) vastgesteld op 90 J/m2  en de gemiddelde taaiheid voor Nylon 6,6 op 100 J/m2.

Waarom gebruiken we een gekerfd exemplaar voor de IZOD-impacttest?

Voor IZOD-tests wordt een ingekerfd exemplaar gebruikt omdat de inkeping een spanningsconcentratie veroorzaakt aan de basis van de inkeping en de breuk dwingt om op een herhaalbare locatie plaats te vinden. Door spanningen te lokaliseren bevordert de inkeping het ontstaan ​​en de voortplanting van scheuren en minimaliseert de plastische vervorming. Als het eerste hamergewicht dat voor de test wordt geselecteerd het monster niet breekt, worden achtereenvolgens zwaardere hamers gebruikt totdat het monster wel breekt.

Hoe wordt de IZOD-impacttestprocedure uitgevoerd?

De IZOD-test is relatief eenvoudig uit te voeren, maar vereist wel specifieke omstandigheden en metingen. Dit zijn de algemene stappen die u kunt verwachten:

1. Bereid eerst het testmonster voor, snij het op de afmetingen die de ASTM of IOS vereisen en maak een V-vormig gedeelte van 45 graden. De slinger zal hier precies boven slaan en het materiaal breken. U wilt een hoekpunt hebben dat zich in het midden van de lengte van het testmateriaal bevindt.
2. Voeg vervolgens het testmateriaal toe aan het slingertestapparaat, onderaan waar de slinger zal zwaaien en contact zal maken. Zet hem vast met de bankschroef.
3. Je stelt de hoogte van de slingerhamer in (de standaard is 24 inch) en noteert de potentiële energie die de slinger op deze hoogte zal hebben. Laat vervolgens de slinger los.
4. Na de eerste test kun je het gewicht van de slingerhamer verhogen totdat deze het materiaal breekt, wat dan zou betekenen dat de waarde van de slagsterkte kan worden berekend.
5. Als u een IZOD-test moet uitvoeren bij lage temperaturen, wordt het testmateriaal in een vriezer geplaatst totdat het evenwicht bereikt, en vervolgens eruit gehaald en getest.
6. Om de impactwaarde te krijgen, deelt u de impactenergie door de dikte van het monster. Dit getal heeft de eenheid J/m of ft-lb/in, wat zich vertaalt naar de hoeveelheid kinetische energie die nodig is om het materiaal te vervormen en te breken.

Welke machine wordt gebruikt voor IZOD-impacttests?

Voor IZOD-slagproeven wordt een slingertestmachine gebruikt. Dit type machine heeft doorgaans een slinger die onder verschillende hoeken kan worden bevestigd, een hamer aan het uiteinde van de staaf van de slinger en een armatuur waarin proefmonsters aan de onderkant van het apparaat kunnen worden geplaatst. Er is doorgaans ook een schaal op het rotatiepunt van de slinger waarmee gebruikers verschillende hoeken kunnen specificeren van waaruit de slinger moet vallen.    

Wat is de IZOD-impactteststandaard?

De IZOD-impacttestmethode is gestandaardiseerd door ASTM D256 voor kunststoffen en ASTM E23 voor metalen. De IZOD-impacttestmethode is ook gestandaardiseerd door ISO (International Organization for Standardization) 180. Het belangrijkste verschil tussen de ASTM- en ISO-normen is de grootte van het testmonster. De ASTM-norm vereist dat het testmonster afmetingen moet hebben van 2,5 inch (L) x 0,5 inch (B) x 0,125 inch (T) en dat de diepte onder de inkeping 0,4 inch is, terwijl de ISO-norm zegt dat het testmonster afmetingen moet hebben van 3,15 inch (L) x 0,39 inch (B) x 0,15 inch (T) en 0,31 inch materiaal onder de inkeping.

Wat zijn de factoren die de IZOD-slagsterkte beïnvloeden?

Er zijn een paar details die een verschil maken in de slagsterkte die u van een materiaal krijgt:

1. Opbrengststerkte

Hoewel een materiaal een warmtebehandeling kan ondergaan om een hogere vloeigrens te verkrijgen, kunnen warmtebehandelingsprocessen ook de ductiliteit van het materiaal verminderen. Dit kan over het geheel genomen leiden tot een lagere slagsterkte. Voor meer informatie kunt u onze volledige gids over Opbrengststerkte raadplegen.

2. Ductiliteit

Materialen met een hogere ductiliteit hebben de neiging te vervormen voordat ze permanent kapot of beschadigd raken. Aangezien dit het geval is, zult u merken dat deze materialen doorgaans een hogere slagsterkte hebben. Raadpleeg onze volledige gids over ductiliteit voor meer informatie.

3. Inkepingen

Het is belangrijk om de radius van de kerfpunt en de kerfdiepte goed te krijgen, zodat u de slagsterkte nauwkeurig kunt aflezen. Dit komt omdat de inkeping de spanning lokaliseert en de gevoeligheid varieert afhankelijk van het materiaal dat je gebruikt.

4. Temperatuur en reksnelheid

Een lagere temperatuur heeft invloed op hoe bros een materiaal is en hoeveel spanning er tijdens de test optreedt. Hoe koeler het wordt, hoe waarschijnlijker het is dat de reksnelheid van het materiaal afneemt, wat belangrijk is om te weten.

5. Breukmechanisme

Je zult willen begrijpen wat voor soort breuk er speelt, wat neerkomt op de samenstelling en structuur van het materiaal dat je test. Het zal een ductiele of brosse breuk zijn, of kenmerken van beide typen vertonen. Er zullen verschillende soorten scheuren ontstaan, waaronder splitsing en coalescentie van microholtes. 

Wat is het verschil tussen de IZOD-impacttest en de Charpy-impacttest?

Beide tests gebruiken hetzelfde type slingerapparaat, maar de IZOD wordt normaal gesproken gebruikt voor het testen van kunststoffen, terwijl de Charpy populair is voor het testen van metalen. In de onderstaande tabel hebben we nog enkele andere verschillen tussen deze tests besproken.

Raadpleeg onze volledige gids over Charpy Impact Test voor meer informatie.

Disclaimer

De inhoud die op deze webpagina verschijnt, is uitsluitend voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele verklaring of garantie van welke aard dan ook, expliciet of impliciet, met betrekking tot de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie. Eventuele prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en soorten materialen of processen mogen niet worden afgeleid als representatief voor wat externe leveranciers of fabrikanten via het netwerk van Xometry zullen leveren. Kopers die offertes voor onderdelen zoeken, zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke vereisten voor die onderdelen. Raadpleeg onze algemene voorwaarden voor meer informatie.

Kat de Naoum

Kat de Naoum is een schrijver, auteur, redacteur en contentspecialist uit Groot-Brittannië met meer dan 20 jaar schrijfervaring. Kat heeft ervaring met schrijven voor verschillende productie- en technische organisaties en houdt van de wereld van engineering. Naast schrijven was Kat bijna tien jaar juridisch medewerker, waarvan zeven jaar in de scheepsfinanciering. Ze heeft voor veel publicaties geschreven, zowel print als online. Kat heeft een BA in Engelse literatuur en filosofie, en een MA in creatief schrijven aan de Kingston University.

Lees meer artikelen van Kat de Naoum