Τρεις κοινές μέθοδοι δοκιμής σκληρότητας

Η δοκιμή σκληρότητας είναι μια κρίσιμη μέθοδος αξιολόγησης μηχανικών ιδιοτήτων στην επιστήμη των υλικών, που βοηθά στον προσδιορισμό της αντοχής ενός υλικού σε εσοχές, γρατσουνιές ή φθορά. Ακολουθούν τρεις ευρέως χρησιμοποιούμενες μέθοδοι δοκιμής σκληρότητας, η καθεμία με τις αρχές, τις εφαρμογές και τα χαρακτηριστικά της.

 

1. Δοκιμή σκληρότητας Rockwell

Η δοκιμή σκληρότητας Rockwell μετρά τη σκληρότητα ενός υλικού προσδιορίζοντας το βάθος της εσοχής που προκαλείται από ένα συγκεκριμένο εσοχή κάτω από ένα συγκεκριμένο φορτίο. Χρησιμοποιεί δύο φορτία: ένα προκαταρκτικό μικρό φορτίο για να εξασφαλίσει σταθερή επαφή και ένα μεγάλο φορτίο για τη δημιουργία της εσοχής. Η τιμή σκληρότητας Rockwell προκύπτει από τη διαφορά στο βάθος της εσοχής πριν και μετά την εφαρμογή του κύριου φορτίου.

 

1. Εσοχές και ζυγαριές:

 

Rockwell C (HRC): Χρησιμοποιεί εσοχή κώνου διαμαντιού και είναι κατάλληλο για σκληρά υλικά όπως σκληρυμένο ατσάλι, καρβίδιο με τσιμέντο και χάλυβα εργαλείων.

 

Rockwell B (HRB): Χρησιμοποιεί εσοχή από χάλυβα διαμέτρου 1/16 ίντσας, ιδανική για μαλακότερα υλικά όπως ανόπτηση χάλυβα, κράματα χαλκού και κράματα αλουμινίου.

 

Rockwell A (HRA): Χρησιμοποιεί επίσης μια εσοχή κώνου διαμαντιού, αλλά με χαμηλότερο φορτίο, που χρησιμοποιείται για πολύ σκληρά υλικά, όπως λεπτά φύλλα χάλυβα και ρηχά - σκληρυμένα στρώματα.

 

1. Εφαρμογές: Χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή μετάλλων, κραμάτων και εξαρτημάτων που έχουν υποστεί θερμική επεξεργασία -. Για παράδειγμα, στην αυτοκινητοβιομηχανία, χρησιμοποιείται για τη δοκιμή της σκληρότητας των εξαρτημάτων του κινητήρα και των εξαρτημάτων του κιβωτίου ταχυτήτων για να διασφαλιστεί η ανθεκτικότητά τους.

 

2. Δοκιμή σκληρότητας Brinell

Η δοκιμή σκληρότητας Brinell περιλαμβάνει το πάτημα μιας εσοχής σφαίρας από σκληρό χάλυβα ή καρβίδιο στην επιφάνεια του υλικού κάτω από ένα καθορισμένο φορτίο για ορισμένο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια μέτρηση της διαμέτρου της εσοχής. Ο αριθμός σκληρότητας Brinell (HB) υπολογίζεται με βάση το φορτίο και την επιφάνεια της εσοχής.

 

• Αρχή: Η σκληρότητα Brinell (HB) υπολογίζεται διαιρώντας το διπλάσιο του εφαρμοζόμενου φορτίου (F) με το [π πολλαπλασιάζεται με τη διάμετρο του εσοχής (D) και στη συνέχεια πολλαπλασιάζεται με (D μείον την τετραγωνική ρίζα του (D στο τετράγωνο μείον τη διάμετρο εσοχής (d) στο τετράγωνο)].

 

• Χαρακτηριστικά: Παρέχει μια σχετικά μεγάλη εσοχή, η οποία κάνει το αποτέλεσμα της δοκιμής να επηρεάζεται λιγότερο από τις τοπικές ανομοιογένειες του υλικού, επομένως είναι κατάλληλο για δοκιμή υλικών με χονδροειδείς κόκκους ή ανομοιόμορφες δομές, όπως χυτοσίδηρος και μη - χυτά σιδηρούχα μέταλλα.

 

• Εφαρμογές: Χρησιμοποιείται συνήθως στη δοκιμή μεγάλων τεμαχίων εργασίας, σφυρηλάτησης και χυτών. Στον κατασκευαστικό κλάδο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή της σκληρότητας των χαλύβδινων ράβδων και του δομικού χάλυβα για να διασφαλιστεί η ποιότητα των δομικών κατασκευών.

 

3. Δοκιμή σκληρότητας Vickers

Η δοκιμή σκληρότητας Vickers χρησιμοποιεί ένα διαμαντένιο τετράγωνο εσοχή πυραμίδας για να πιέσει στην επιφάνεια του υλικού κάτω από ένα συγκεκριμένο φορτίο. Ο αριθμός σκληρότητας Vickers (HV) προκύπτει διαιρώντας το εφαρμοζόμενο φορτίο με την επιφάνεια της εσοχής.

 

• Αρχή: Ο τύπος σκληρότητας Vickers είναι HV=0.1891F/d²​, όπου F είναι το φορτίο και d είναι το μέσο διαγώνιο μήκος της εσοχής.

 

• Φόντα: Μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα ευρύ φάσμα φορτίων, από πολύ ελαφριά φορτία για δοκιμή λεπτών μεμβρανών ή μικρών εξαρτημάτων έως βαριά φορτία για δοκιμή χύδην υλικών. Επίσης, τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι εξαιρετικά ακριβή και μπορούν εύκολα να μετατραπούν σε άλλες κλίμακες σκληρότητας.

 

• Εφαρμογές: Χρησιμοποιείται ευρέως στις δοκιμές εξαρτημάτων ακριβείας, όπως στην αεροδιαστημική βιομηχανία (εξαρτήματα κινητήρα, πτερύγια στροβίλου), ηλεκτρονικά εξαρτήματα και ιατρικές συσκευές, όπου απαιτείται υψηλή ακρίβεια.

 

Σύναψη

Κάθε μία από αυτές τις τρεις μεθόδους δοκιμής σκληρότητας έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και εφαρμόσιμα σενάρια. Η δοκιμή Rockwell είναι γρήγορη και κατάλληλη για έλεγχο ποιότητας ρουτίνας. Η δοκιμή Brinell είναι καλή για χονδρόκοκκα - υλικά. και η δοκιμή Vickers προσφέρει υψηλή ακρίβεια και ευελιξία. Η επιλογή της σωστής μεθόδου εξαρτάται από τον τύπο του υλικού, το μέγεθος του εξαρτήματος, την απαιτούμενη ακρίβεια και τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής.