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沖擊性能是指材料抵抗沖擊載荷的能力，在材料力學(xué)性能的研究中具有重要意義。沖擊試驗機是用來測試材料沖擊韌性的設(shè)備，由機座、機架、擺錘、沖擊刀刃、操作機構(gòu)和讀數(shù)裝置等6個部分組成，根據(jù)需要還可增加一些輔助設(shè)備，如高低溫裝置、試樣自動對中裝置等。目前，許多機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計都向著輕量化方向發(fā)展，這就要求材料具有較高的強度和硬度，以及良好的塑形和韌性，該類型的材料進行沖擊試驗時，會對沖擊試驗機造成一定的損壞，尤其會使沖擊刀刃的使用壽命大大縮短，甚至出現(xiàn)沖擊刀刃斷裂的現(xiàn)象，典型斷裂沖擊刀刃的宏觀形貌如圖1所示。

1、沖擊試樣的選擇

1.1 試樣尺寸

按照 GB/T229—2020《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗方法》的要求，對沖擊試樣進行加工，沖擊試樣的尺寸如圖2所示。標準中規(guī)定了2.5，5，7.5，10mm的4種不同厚度的沖擊試樣，隨著厚度的增加，試樣的沖擊吸收能量不斷變大。一般試樣都有加工缺口，當缺口底部過渡圓弧的半徑過大、開口角度偏大、缺口深度較小時，會引起試樣的沖擊吸收能量明顯變大，導(dǎo)致試樣的沖擊韌性提高，進而對沖擊刀刃造成損壞。

1.2 試樣缺口形式

一般規(guī)定了V形、U形和無缺口等3種缺口形式的沖擊試樣。沖擊試樣的缺口形式對沖擊韌性的測試結(jié)果影響非常大，夏比V形缺口比夏比 U形缺口底部過渡圓弧半徑更為尖銳，更能反映材料缺口和內(nèi)部缺陷對動態(tài)載荷的敏感性。對于U形缺口試樣，進行沖擊試驗時，其沖擊吸收能量大部分消耗于裂紋的形成階段，而對于V形缺口試樣，其沖擊吸收能量大部分消耗于裂紋的擴展階段，無缺口試樣試驗時無法造成應(yīng)力集中，所獲得的沖擊吸收能量要遠大于有缺口試樣。因此在試驗前要認真選擇試樣的缺口形式，以避免試驗時沖擊吸收能量過大造成刀刃的損壞。

1.3 試樣缺口檢驗

在進行V形、U形缺口試樣的沖擊試驗時，要求V形缺口試樣缺口的深度為2mm，呈45°角，缺口底部過渡圓弧半徑為(0.25±0.025)mm；U形缺口試樣缺口的深度為2mm或5mm，缺口底部過渡圓弧半徑為(1±0.07)mm。試樣缺口的加工質(zhì)量不合格會導(dǎo)致沖擊試驗的結(jié)果不可信，并引起試驗結(jié)果的陡跳。缺口加工質(zhì)量檢驗是保證試樣缺口尺寸合格的重要質(zhì)量控制手段。在進行沖擊試驗之前，需要對缺口進行加工質(zhì)量檢驗，以避免試驗期間發(fā)生沖擊吸收能量的陡跳，損壞刀刃。

2、試驗過程

2.1 試樣放置

試樣缺口面應(yīng)該與砧座面緊密貼合，沖擊刀刃沿著缺口對面向缺口背面打擊，試樣缺口對稱面偏離兩砧座間的中點距離應(yīng)不大于0.5mm，否則擺錘高速打擊試樣時會產(chǎn)生緩沖，造成沖擊試驗結(jié)果失真，試樣與砧座距離和沖擊吸收能量的關(guān)系如表1所示。

試樣缺口中心需與沖擊刀刃中心重合，否則缺口處裂紋的形成及擴展會變得困難，造成沖擊試驗結(jié)果失真，試樣缺口中心偏離距離和沖擊吸收能量的關(guān)系如表2所示。

以上兩種情況都會造成沖擊試驗的測試值大于真實值，較大的測試值會對沖擊刀刃造成較大的危害，甚至造成刀刃斷裂。因此在手動放置試樣時要對中放好試樣，在自動送樣時要經(jīng)常檢查自動對中裝置的有效性，以避免沖擊刀刃在試驗過程中發(fā)生斷裂。

2.2 刀刃固定

沖擊刀刃是由固定螺栓和擺錘連接在一起的，快速載荷的沖擊會對緊固螺栓施加一定的力，并造成螺栓松動，沖擊刀刃受力不均勻，導(dǎo)致發(fā)生斷裂。因此進行沖擊試驗前，要對沖擊刀刃的緊固性進行檢查，以避免螺栓出現(xiàn)松動。

3、結(jié)論

（1）試樣缺口的形式、高度、寬度和加工精度等對試樣的沖擊吸收能量影響很大，在進行試驗前要嚴格控制試樣的質(zhì)量，以防止因試樣不合格而對沖擊刀刃造成損壞。

（2）沖擊刀刃合適的材料、合理的受力設(shè)計、多道次的精密加工是決定刀刃使用壽命的關(guān)鍵因素。

（3）根據(jù)沖擊試驗方法和試樣沖擊性能合理選擇試驗機，不合適的試驗機類型、量程都會對沖擊刀刃造成損壞。

（4）試驗過程中要特別注意試樣對中、刀刃緊固等問題，以避免沖擊刀刃發(fā)生斷裂。