Tổng quan về Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3939:1984

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3939:1984 quy định phương pháp thử uốn va đập ở nhiệt độ thấp đối với các loại kim loại và hợp kim. Đây là phương pháp thử nghiệm cơ lý quan trọng nhằm xác định độ dai va đập và đánh giá xu hướng phá hủy giòn của vật liệu khi làm việc trong điều kiện môi trường nhiệt độ âm. Dưới đây là nội dung tóm tắt chi tiết từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.

Điều 1: Phạm vi áp dụng

Điều khoản này xác định giới hạn và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn, cụ thể:

• Tiêu chuẩn áp dụng cho việc thử uốn va đập đối với kim loại và hợp kim ở nhiệt độ dưới 0 độ C (thông thường từ 0 độ C đến âm 196 độ C hoặc thấp hơn tùy theo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm).
• Phương pháp thử này nhằm xác định năng lượng hấp thụ (công va đập) và độ dai va đập của mẫu thử có khía rãnh dưới tác dụng của tải trọng va đập từ con lắc của máy thử.
• Tiêu chuẩn không áp dụng cho các thử nghiệm va đập ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ cao, trừ khi có quy định riêng biệt khác từ nhà sản xuất hoặc các tiêu chuẩn sản phẩm cụ thể.

Điều 2: Mẫu thử nghiệm

Quy định chi tiết về hình dáng, kích thước và phương pháp chế tạo mẫu thử để đảm bảo tính đồng nhất và độ chính xác của kết quả đo:

• Kích thước mẫu tiêu chuẩn: Mẫu thử thông thường có dạng thanh mặt cắt vuông kích thước 10x10 mm, chiều dài 55 mm. Trong trường hợp chiều dày vật liệu không đủ để chế tạo mẫu tiêu chuẩn, cho phép sử dụng các mẫu thử phụ có kích thước nhỏ hơn (ví dụ: 7.5x10x55 mm hoặc 5x10x55 mm).
• Hình dạng khía rãnh (Notch): Tiêu chuẩn quy định hai loại khía rãnh chính là khía chữ U (U-notch) và khía chữ V (V-notch). Kích thước, chiều sâu và bán kính đáy khía phải tuân thủ nghiêm ngặt sai số cho phép để tránh làm thay đổi sự tập trung ứng suất tại vùng khía.
• Yêu cầu chế tạo: Mẫu thử phải được gia công cơ học sao cho bề mặt không bị biến cứng nguội hoặc thay đổi cấu trúc do nhiệt độ phát sinh trong quá trình cắt, mài. Chiều hướng của khía rãnh so với hướng cán hoặc hướng thớ của kim loại phải được xác định rõ ràng theo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.

Điều 3: Thiết bị và dụng cụ thử nghiệm

Yêu cầu kỹ thuật đối với máy thử và các dụng cụ đo lường phụ trợ nhằm đảm bảo độ tin cậy của phép thử:

• Máy thử va đập (Máy thử kiểu con lắc): Phải có công suất danh nghĩa phù hợp với năng lượng hấp thụ dự kiến của mẫu thử. Máy phải được kiểm định định kỳ về độ chính xác của thang đo năng lượng, tổn thất ma sát của con lắc và độ đồng tâm của mũi búa.
• Gối đỡ và mũi búa: Kích thước của gối đỡ mẫu và bán kính của mũi búa va đập phải tuân thủ đúng các thông số hình học quy định để đảm bảo mẫu thử được định vị chính xác và lực va đập tác dụng đúng tâm đối diện với khía rãnh.
• Thiết bị đo nhiệt độ: Nhiệt kế hoặc cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ môi trường làm lạnh phải có độ chính xác cao, sai số cho phép không vượt quá giới hạn quy định (thường là +/- 1 độ C hoặc +/- 2 độ C tùy thuộc vào dải nhiệt độ thử nghiệm).

Điều 4: Môi trường làm lạnh và chế độ nhiệt độ

Đây là điều khoản cốt lõi quyết định tính chính xác của phép thử ở nhiệt độ thấp, quy định về cách thức làm lạnh và kiểm soát nhiệt độ mẫu trước khi va đập:

• Chất làm lạnh: Tùy thuộc vào nhiệt độ thử nghiệm yêu cầu, có thể sử dụng các hỗn hợp làm lạnh khác nhau như đá khô kết hợp với cồn hoặc axeton (cho nhiệt độ đến âm 78 độ C), hoặc nitơ lỏng (cho nhiệt độ đến âm 196 độ C).
• Thời gian giữ nhiệt (Thời gian ngâm mẫu): Mẫu thử phải được ngâm hoàn toàn trong môi trường làm lạnh và giữ ở nhiệt độ quy định trong một khoảng thời gian đủ dài (thường tối thiểu từ 15 đến 30 phút tùy thuộc vào kích thước mẫu và loại chất làm lạnh) để đảm bảo nhiệt độ đồng đều trên toàn bộ thể tích mẫu.
• Thao tác chuyển mẫu: Khoảng thời gian từ khi đưa mẫu ra khỏi môi trường làm lạnh đến thời điểm búa va đập đập vào mẫu phải cực kỳ ngắn (thường không quá 3 đến 5 giây). Nếu quá thời gian này, mẫu phải được làm lạnh lại từ đầu để tránh sai số do mẫu bị ấm lên ngoài không khí.
• Thiết bị gá đặt nhanh: Khuyến khích sử dụng các dụng cụ gá đặt chuyên dụng để định vị nhanh mẫu thử lên gối đỡ của máy thử nhằm rút ngắn tối đa thời gian thao tác và đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên.