夏比冲击试验是评价冲击载荷下，材料塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力的试验方法。是机械生产制造企业在判断金属材料的使用质量及使用安全时，经常会开展的一项试验。在时代发展背景下，为了保证试验结果的真实性和准确性，企业必须要积极结合基本操作流程，研究优化试验方案的可行措施。
一、材料及方法
1、试验准备工作
在进行试验之前，企业必须要做好健全的前期准备工作。这是保障试验工作的开展价值能够得到充分发挥的基础前提。具体包括加大资金投入，完善试验室基础设施的建设工作。同时，需要安排工作人员采购市面上不同种类的金属材料作为试样。在本次试验过程中，工作人员需要统一试样的尺寸，以提高试验工作的科学性和合理性：标准尺寸冲击试样长度为55mm，横截面10mm×10mm方形截面，如试料不够制备标准尺寸试样，可使用宽度为7.5mm、5mm、2.5mm的小尺寸试样。在试样长度中央有V型或U型缺口，V型缺口应用45°夹角，其深度为2mm，底部曲率半径为0.25mm；U型缺口深度为2mm或5mm，底部曲率半径为1mm。V型缺口根部曲率半径很小，因此其缺口敏感性强，应用较多；U型缺口根部曲率半径较大，应力状态对塑性变形的约束较小，主要用于韧性较低的材料。
2、具体试验方案
在进行试验研究时，机械制造企业需要对试验人员进行技术交底及安全教育工作，以此来规范员工的基本工作行为，降低安全风险问题的发生几率。并对设备进行试运行操作，确保安全之后，准备开始试验。首先，应当使用摆锤一次打断夏比冲击试样，通过特有的角度传感器和安装在锤头上的力传感器，在锤头冲击试样的瞬间高频采样，将整个动态过程记录下来，得到力-位移曲线，该曲线下的面积为冲击吸收能量，通过该曲线能反映出试样在冲断过程中的弹性、塑性变形及断裂特征，并可确定各种力特征值、位特征值和能量特征值等，最终确定金属材料的实际使用性能。
在本次试验过程中，工作人员主要选择了市面上比较常见的三种金属材料，并且在试验之前，将材料按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行编号。机械制造企业应当要求试验人员及时记录试验过程中材料的形变情况，绘制相应的曲线图，方便对比出哪种材料更符合新时期机械生产加工制造工作的基本需求。
3、试验评价标准
在选择金属材料时，如何对试验结果进行公平合理的评判工作，就是目前企业需要关注的重点问题。这还需要结合国家对金属材料的质量管理规定进行统一的评价，具体可以参照GB/T19748-2005《钢材夏比V型缺口摆锤冲击试验仪器化试验方法》进行，该标准修改采用ISO14556：2000（E）《钢材夏比V型缺口摆锤冲击试验仪器化试验方法》（英文版）。
二、夏比冲击试验结果
通常来说，人们在选购机械设备时，不仅需要关注其使用性能的问题，更会关注产品的价格及使用寿命。而这些问题都与前期金属材料的合理选择情况有着一定的关联。本次试验研究过程中所选择的三类金属材料的夏比冲击对比试验曲线图如下图1所示：
图1三类材料的力-位移曲线对比图
另外，在力-位移曲线变化过程中，如果力没有发生急剧下降，则断裂表面韧性断面率定义为断裂表面的100%，如果力发生急剧下降，则韧性断面率可通过GB/T19748-2005给出的经验公式计算得出。
通过仪器化试验，可以确定力特征值、位移特征值和能量特征值，包括：①力特征值：屈服力Fgy、最大力Fm、不稳定裂纹扩展起始力Fiu、不稳定裂纹扩展终止力Fa。②位移特征值：屈服位移Sgy、最大力时的位移Sm、不稳定裂纹扩展起始位移Siu、不稳定裂纹扩展终止位移Sa、总位移St。③能量特征值：最大力时的能量Wm、不稳定裂纹扩展起始能量Wiu、不稳定裂纹扩展终止能量Wa、总冲击能量Wt、裂纹形成能量Wi(Wi≈Wm)、裂纹扩展能量WP。图2为冲击试验数据变化规律，通过该图充分表明了力、位移和能量的符号及定义。
图2 冲击试验数据变化规律图
三、讨论
1、注意事项
结合本次对比试验研究的具体情况可以看出，夏比冲击试验的操作流程相对较为复杂和繁琐，对于试验人员的专业工作能力有着较高的要求。因此，通常情况下，机械生产制造企业必须要定期考察试验人员的工作能力，分析其工作优势及不足。并结合时代发展的基本要求，拟定人才培训方案，以提高整体团队的工作质量及水平。最后，企业还应当在内部建立完善的监督管理机制，利用严格的管理制度来避免由于人员工作行为不规范的因素，而导致夏比冲击试验结果受到不良影响，在这个环节还需要注意保障管理工作的公平性。
2、创新研究
在进行金属材料的合理选择工作时，试验人员也要不断提高自身的创新意识及能力，积极总结以往的夏比试验操作经验，研究优化试验工作流程的可行方案。基于我国目前已经进入了信息化时代，信息技术的应用优势逐渐突显出来，在这个过程中，试验人员可以利用网络渠道与其他单位的员工进行沟通交流，分享工作经验。并利用网络技术建立数据资源库，对不同种类的金属材料使用性能及价格变动情况进行及时的整理和分类。可以制作相应的对比表格，方便在进行机械生产制造时，可以根据自身的实际需求选择合适的材料，这是提高机械制造企业经济效益的关键环节。
结论：不同金属材料有不同的使用价值，需要机械制造企业根据自己生产加工的产品类型及受众对产品使用性能的需求进行综合分析，在充分考虑材料质量及企业经济效益的基础上，对不同材料种类进行夏比冲击试验，最终选择出合适的材料。这样做的目的是为了保障产品的使用安全，另外，试验人员还需要根据试验结果积极展开对生产制造工作的创新研究，以此来推动企业经济的可持续健康发展。
参考文献：
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