GB/T 3808-2018 摆锤式冲击试验机的检验
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健明迪检测提供的GB/T 3808-2018 摆锤式冲击试验机的检验,GB/T3808 2018《摆锤式冲击试验机的检验》中的“检验”是指:通过一系列标准化的检查、测量和试验,报告具有CMA,CNAS认证资质。
GB/T 3808
2018《摆锤式冲击试验机的检验》中的“检验”是指:通过一系列标准化的检查、测量和试验,验证摆锤式冲击试验机是否满足规定的计量学要求和技术条件,以确保其能够准确、可靠地测定材料的冲击吸收能量。
具体来说,这份标准规定的“检验”包括两大部分:
1. 直接检验
直接检验是对试验机本身的几何参数、物理特性和安装状态进行的测量与检查,不涉及冲击试验。主要项目有:
机架与基础:检查试验机的水平度、刚性及安装牢固性。
摆锤部件:测量摆锤长度、摆锤质量、冲击速度、刀刃半径、刀刃角度等关键尺寸。
砧座与支座:检验砧座半径、支座跨距、支座圆角半径以及它们与摆锤刀刃的对中情况。
能量标尺与指示装置:检查刻度盘或数字显示的分辨力、回零误差等。
摩擦损失:测定摆锤在空摆时的能量损失(如空气阻力、轴承摩擦),确保其不超过允许值。
2. 间接检验
间接检验是使用已知吸收能量的标准冲击试样(有证标准物质)对试验机进行实际测试,以综合评估其整体性能。主要考核指标包括:
能量示值误差:试验机测得的吸收能量平均值与标准试样标称值之间的偏差。
能量示值重复性:对同一批标准试样进行多次测试,所得结果的分散程度(通常用极差或标准差衡量)。
检验的目的与周期
目的:保证不同试验机、不同实验室测得的冲击吸收能量(如KV₂、KU₂等)具有准确性和可比性。
检验时机:标准规定了试验机在安装后、移动或重大维修后、以及定期(通常为12个月) 都应进行检验。当间接检验结果出现异常时,也需要先进行直接检验来排查原因。
简而言之,GB/T 3808
2018 就是给摆锤式冲击试验机做“体检”和“校准”的统一操作规范,确保它“测得准”。
GB/T 3808-2018 摆锤式冲击试验机的检验标准
GB/T 3808
2018《摆锤式冲击试验机的检验》是中国国家标准,等同采用国际标准 ISO 148
2:2016。该标准替代了 GB/T 3808
2010,规定了摆锤式冲击试验机(主要用于金属材料的夏比冲击试验)的检验方法和要求。
以下是该标准的核心内容解读,分为直接检验和间接检验两大部分:
一、适用范围
适用于金属材料夏比冲击试验用摆锤式冲击试验机。对于仪器化冲击试验机,其测力系统的检验需参照其他标准,但试验机的几何和物理特性仍须满足本标准。
二、关键术语与参数
标准明确了几个关键参数,这些参数在检验中至关重要:
初始势能 \( K_P \):摆锤扬起到初始位置时的势能。
吸收能量 \( K \):试样断裂所消耗的能量。
打击中心:摆锤打击点与摆锤旋转中心的特定几何关系点。
冲击速度:摆锤在打击瞬间的速度(通常为 5.0 ~ 5.5 m/s)。
三、直接检验(几何与物理特性检验)
直接检验是确认试验机各部件是否符合设计尺寸和公差,通常在新机安装、搬迁或维修后进行。
# 1. 基础框架与安装
机架应牢固地固定在质量足够大的基础上(通常要求基础质量为试验机最大能量的 40 倍以上),确保试验中无晃动。
# 2. 摆锤与冲击刃
冲击刃半径:必须为 2.0 mm,公差为 ±0.05 mm。
冲击刃角度:30° ± 1°。
冲击刃宽度:应大于试样宽度(通常为 10 mm 或 5 mm)。
摆锤长度:需测量摆锤轴线到打击中心的距离,其与标称值的偏差不应超过 ±0.5%。
# 3. 砧座与支座
支座跨距:40.0 mm,公差为 \( +0.1 / 0 \) mm(部分标准可能要求更严)。
砧座圆角半径:1.0 mm,公差为 ±0.05 mm。
砧座斜度:11° ± 1°。
对称性:冲击刃中心线与砧座跨距中心的偏差不应超过 ±0.2 mm。
# 4. 摩擦损失与能量损失
空摆能量损失:在无试样状态下,摆锤从起始位置释放,回摆角度指示的能量损失不应超过初始势能的 0.5%。
指针摩擦:从动指针的摩擦阻力应极小,其带来的能量指示误差不应超过能量刻度的 0.5%。
四、间接检验(示值准确度检验)
间接检验是使用标准试样来验证试验机整体性能(包括能量吸收和指示系统),是日常使用中最关键的检验,通常按周期进行(如一年)。
# 1. 标准试样要求
必须使用有证标准物质(CRM)或经权威机构标定的标准试样。
标准试样的能量级应覆盖试验机的常用范围。通常需要检验低能量级(约满量程的 10%~20%)和高能量级(约满量程的 80%)。
每组检验至少需要 5 个标准试样。
# 2. 检验程序
在与常规试验完全相同的条件下,对一组标准试样进行冲击试验。
记录每个试样的吸收能量值。
# 3. 结果评定
重复性:一组标准试样的极差(最大值减最小值)不应超过该能量级标准试样标称值的 5%。
误差(准确度):该组标准试样的平均值与标准试样证书给出的标称值之差,不应超过标称值的 ±2% 或 ±1 J(取较大者)。
五、2018版主要变化(相比2010版)
1. 术语更新:与国际标准完全接轨,明确了“吸收能量 \( K \)”代替旧标准中的“冲击功 \( A_K \)”作为主符号。
2. 仪器化冲击:增加了对仪器化冲击试验机进行直接检验时,关于测力传感器安装和冲击刃几何尺寸的额外要求。
3. 间接检验频率:更加明确地建议了间接检验的周期,强调在更换摆锤、移动位置或进行影响刚度的维修后,必须重新进行间接检验。
4. 不确定度:引入了测量不确定度的评定概念。
总结
使用 GB/T 3808
2018 进行检验时,核心逻辑是:
直接检验确保“硬件”尺寸和状态合格,间接检验确保“结果”准确。 只有两者均通过,试验机才能用于出具准确可靠的冲击试验数据。
GB/T 3808-2018 摆锤式冲击试验机的检验流程
根据GB/T 3808
2018《摆锤式冲击试验机的检验》(等同采用ISO 148
2:2016),第三方检验机构对摆锤式冲击试验机进行检验时,需遵循一套完整的标准化流程。该流程主要分为直接检验和间接检验两大部分,并包含检验前的准备、结果评价及报告出具。以下是详细的检验流程说明。
一、检验前的准备
1. 确认检验依据与范围
明确检验按GB/T 3808
2018执行,适用于标称能量≤300 J的摆锤式冲击试验机(夏比冲击试验机),检验类型包括首次检验、使用中检验及维修后检验。第三方通常执行的是周期性的使用中检验或争议仲裁检验。
2. 环境条件检查
试验机应置于无显著振动、无腐蚀性气体的环境中。
环境温度应控制在23℃±5℃范围内,相对湿度≤80%。
若进行间接检验,标准试样应在相同环境温度下放置足够时间,确保温度平衡。
3. 标准器与工具准备
第三方机构需携带经计量校准且在有效期内的标准器具,主要包括:
标准冲击试样(一组至少5个,可溯源至国家基准,标称值如KV2=120J左右等,不确定度已知)
水平仪(分度值≤0.1 mm/m)
力值传感器与扭矩测量装置(用于检验摆锤力矩和初始势能)
角度测量仪(精度≤0.1°)或光电编码器
游标卡尺、内径千分尺、塞尺、直角尺等长度量具(精度满足0.02 mm)
秒表或频率计(用于测量冲击速度)
温度计(精度±0.5℃)
4. 试验机状态确认
检查试验机铭牌、标识是否清晰,摆锤质量与标称能量是否对应。
确认摆锤处于空击锁定状态,无异常磨损或损伤。
记录试验机型号、编号、制造厂及委托方信息。
二、直接检验(试验机几何与物理特性的检验)
直接检验是对试验机各部件固有特性的独立测量,不进行冲击试验。主要项目及流程如下:
# 1. 机架与基础水平度
将水平仪放置在机架的水平基准面上(通常为砧座支撑面或专用基准平台),沿纵向和横向分别测量。
要求:水平度偏差应≤0.2 mm/m。
# 2. 摆锤空击能量损失(摩擦损失)
将摆锤提升至初始位置,释放后让其自由摆动一个完整周期(不回弹),记录摆锤扬起角度或直接读取能量指示装置的读数。
按标准规定,空击能量损失应≤标称初始势能的0.5%。
若采用角度测量,计算能量损失公式:\( \Delta E = E_0 (1
\cos \theta_r) / (1
\cos \theta_0) \) 等,其中\( \theta_0 \)为初始扬角,\( \theta_r \)为回摆扬角。实际检验中可直接读取能量指示装置的示值,空击时示值应≤0.5%标称能量。
# 3. 打击中心与摆锤长度
测量摆锤轴线到打击中心(刀刃中心)的距离,即摆锤长度\( L \)。
通过测量摆锤摆动周期\( T \)(小角度摆动)验证打击中心位置:\( T = 2\pi \sqrt{I/(mgL)} \),其中\( I \)为转动惯量,\( m \)为摆锤质量。实际检验可计算实际打击中心与理论位置的偏差,要求打击中心位于刀刃中心±3 mm以内。
通常采用周期法:测量摆锤在≤5°摆角下连续摆动100次的时间,计算周期,再根据力矩和转动惯量关系校核。
# 4. 摆锤力矩与初始势能
测量摆锤质量\( m \)及质心到摆轴的距离\( d \),计算力矩\( M = mgd \)。
初始势能\( E_0 = Mgd(1
\cos\alpha_0) \),其中\( \alpha_0 \)为初始扬角。
要求:初始势能偏差应≤标称值的±1.0%。
检验时可用力传感器测量摆锤在水平位置的静态力矩,结合扬角计算势能。
# 5. 能量指示装置
检查刻度盘或数字显示的分辨力与准确性。
对于模拟刻度盘,需检查指针回零、摩擦误差等。
要求:能量指示装置的相对误差应≤±1.0%(或按标准中对应能量范围的分级要求)。
检验方法:用标准角度编码器同步测量摆锤转角,与指示装置对比;或通过空击回零、施加已知力矩等方法。
# 6. 试样支座与砧座几何尺寸
使用游标卡尺、内径千分尺等测量:
支座跨距:40.0 mm ±0.2 mm
支座圆角半径:1.0 mm ±0.05 mm
砧座圆角半径:1.0 mm ±0.05 mm
砧座间距(对中后):试样应同时接触两砧座,间隙≤0.1 mm
支座与砧座的垂直度、平行度等。
使用专用对中样板检查试样缺口与支座中心的对中情况,偏差应≤0.2 mm。
# 7. 冲击速度
在摆锤刀刃通过打击中心的瞬间测量速度,应满足\( v = \sqrt{2gL(1
\cos\alpha_0)} \),实际速度偏差应≤标称值的±1.0%。
可用光电测速装置或高速摄像法测量。
三、间接检验(使用标准试样的综合性能检验)
间接检验是通过冲击一组已知能量的标准试样,评估试验机整体性能,反映系统误差和重复性。
# 1. 标准试样的选择与准备
选用与试验机标称能量相匹配的标准冲击试样(通常为夏比V型缺口,标称能量值如低能量~30J、中能量~120J、高能量~200J)。
标准试样应附有证书,给出标称吸收能量值\( KV_R \)及其扩展不确定度\( U_{KV} \)(置信水平约95%)。
试样数量:至少5个(通常建议5~10个)。
试样温度应控制在标准规定温度(通常为23℃±2℃),并在冲击前用温度计确认。
# 2. 冲击试验操作
按正常试验程序,将标准试样逐一正确放置在支座上,缺口背向摆锤刀刃并精确对中。
释放摆锤进行冲击,记录每个试样的吸收能量值\( KV_i \)。
观察试样断裂情况,若有卡锤、未完全断裂等异常,则该次数据作废并补充试样。
# 3. 数据计算
计算平均值:\( \overline{KV} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} KV_i \)
计算标准偏差:\( s = \sqrt{\frac{\sum (KV_i
\overline{KV})^2}{n
1}} \)
计算重复性:通常以相对标准偏差表示,\( CV = s / \overline{KV} \times 100\% \)。
计算误差:\( \Delta = \overline{KV}
KV_R \) 或相对误差 \( \delta = \frac{\Delta}{KV_R} \times 100\% \)。
# 4. 合格判定
根据GB/T 3808
2018的要求:
重复性:\( s \) 应不大于 \( 0.05 \times KV_R \) (即相对标准偏差≤5%),对于低能量(<40J)可适当放宽。
误差:\(
\overline{KV}
KV_R
\) 应不大于 \( \pm 0.10 \times KV_R \) 或 \( \pm 2 J \)(取较大值),且必须考虑标准试样不确定度。
更严格的判定需考虑\(
\Delta
\leq \sqrt{(U_{cal})^2 + (U_R)^2} \),其中\( U_{cal} \)为试验机最大允许误差,\( U_R \)为标准试样不确定度。
若重复性和误差均满足要求,则间接检验合格;否则需调整或维修后重新检验。
四、检验结果处理与报告
1. 数据记录
所有直接检验和间接检验的原始数据应详细记录在专用表格中,包括环境条件、测量值、标准器信息、计算公式等。
2. 结果评价
综合直接检验和间接检验的结果,只有当所有项目均符合标准规定时,才判定试验机合格。若间接检验不合格,即使直接检验合格,也需查找原因(如对中、摩擦、指示装置等)并纠正。
3. 检验报告出具
第三方检验报告应至少包含:
报告编号、页码、总页数
委托方名称、地址
试验机信息(型号、编号、标称能量、制造厂)
检验依据(GB/T 3808
2018)
检验环境条件
所用标准器具及其溯源信息
直接检验各项目结果及合格判定
间接检验数据(每个试样的吸收能量、平均值、标准偏差、误差)及合格判定
检验结论(合格/不合格)
检验日期、检验人员、审核人员签名及机构盖章
必要时给出不确定度评定。
4. 检验周期建议
标准推荐检验周期一般不超过12个月,但第三方可根据设备使用频率、历史数据稳定性等给出校准间隔建议。
五、第三方检验的特殊注意事项
独立性:检验人员应不受试验机使用方的影响,独立完成操作与判定。
可追溯性:所有标准器必须能溯源至国家计量基准,标准试样应使用有证标准物质。
安全:冲击试验存在机械伤人风险,检验过程中需严格遵守安全规程,如使用防护罩、释放时人员处于安全位置等。
异常处理:若发现试验机某项明显偏离,应停止检验并与委托方沟通,待调整修复后重新检验,不可强行出具合格报告。
通过以上系统化的检验流程,第三方机构能够客观、公正地评定摆锤式冲击试验机的计量性能与使用状态,确保其出具试验数据的准确性和可比性。