آیا تا به حال چنین تجربه ای داشته اید؟
یک طرح اولیه را انتخاب می‌کنید و «Quenching & Tempering: 220{4}}255 HBW» را می‌بینید. درست زمانی که فکر می کنید آن را دریافت کرده اید، نقاشی بعدی "Quenching: 58-62 HRC" را مشخص می کند. سپس، در صفحه زیر - surprise - "سختی سطح > 700 HV" را فراخوانی می کند. آیا سر شما کمی شروع به چرخیدن می کند؟ حروف شبیه به هم هستند، اما به نوعی متفاوت هستند.
شما تنها کسی نیستید که گیج می شوید. بسیاری از مردم به سادگی حروف را به طور خلاصه به خاطر می سپارند بدون اینکه به درستی بفهمند که چگونه اندازه گیری ها انجام می شود یا هر روش در کجا به بهترین شکل اعمال می شود.
امروز، بیایید از زبانی ساده و صریح استفاده کنیم تا ماهیت واقعی این چهار "سنگین وزن" را آشکار کنیم. به این ترتیب دفعه بعد که آنها را دیدید دقیقاً متوجه خواهید شد که به چه چیزی نگاه می کنید.
ماشین آلات تست|سختی سنج|داده های فنی آماده سازی نمونه متالوگرافی – کارخانه تولید ابزار شانگهای Zhongyan
تصویر مقایسه ای از چهار نوع سختی سنج
I. سختی برینل (HBW): فشار دادن یک فرورفتگی بزرگ، نگاه کردن به کل تصویر
به زبان ساده، تست سختی برینل بر "نیروی بی رحم" متکی است.
یک گلوله کاربید سیمانی (دندان) محکم به سطح فلز فشار داده می شود و اندازه فرورفتگی دایره ای حاصل اندازه گیری می شود. هرچه فرورفتگی کوچکتر باشد، ماده سخت تر است.
این کار را مانند فشار دادن یک گلوله آهنی بزرگ در یک توده خمیر در نظر بگیرید: هرچه فرورفتگی کمتر و کوچکتر باشد، خمیر «سخت‌تر» (الاستیک/سفت‌تر) است و فشرده‌شدن آن سخت‌تر است.
مزیت این روش این است که مواد را به عنوان یک کل ارزیابی می کند. از آنجایی که فرورفتگی نسبتاً بزرگ است، سختی اندازه‌گیری شده نشان‌دهنده مقدار متوسط در یک منطقه خاص است که به طور دقیق استحکام کلی واقعی ماده را منعکس می‌کند. ناسازگاری های داخلی جزئی از بین نمی رود و نتایج را بسیار پایدار می کند.
بنابراین، سختی برینل در کجا بهترین استفاده است؟
اجزای بزرگ و ریخته گری خام: مانند بلوک های موتور ریخته گری یا قطعات بزرگ دنده.
مواد نرم: مانند فولاد تصفیه نشده، چدن و آلیاژهای مس یا آلومینیوم.
قطعاتی که نیاز به عملکرد کلی دارند: مانند اجزای شفت که تحت کوئنچ و تمپرینگ قرار گرفته اند.
علامت معمولی: 220-255 HBW (بیشتر در فولادهای خاموش و گرم شده مانند فولاد 45 دیده می شود). تست سختی برینل معمولاً برای موادی با سختی بیش از 650 HBW استفاده می شود.
II. سختی راکول (HRC): یک فرورفتگی کوچک ایجاد کنید، عمق را اندازه بگیرید
روش سختی راکول دقیقاً برعکس روش برینل عمل می کند. به جای اندازه گیری قطر فرورفتگی، عمق نفوذ را اندازه گیری می کند.
با اعمال یک نیروی پیش بار کوچک به سطح و به دنبال آن یک بار اصلی بزرگتر شروع می شود. در نهایت، بار اصلی برداشته می شود و میزان بازیابی الاستیک (میزان برگشت فنر دندانه دار) اندازه گیری می شود. هرچه کمتر به عقب برگردد، نفوذ عمیق‌تر است، که نشان‌دهنده یک ماده نرم‌تر است.
شما می توانید آن را به این صورت تجسم کنید: فشار دادن یک سوزن به چوب. هر چه سوزن کمتر نفوذ کند، چوب سخت‌تر می‌شود. تست HRC ما از یک "سوزن" (داخل مخروطی) ساخته شده از الماس استفاده می کند.
از مزایای این روش می توان به سرعت، دقت و کارایی اشاره کرد. نتایج در عرض چند ثانیه به دست می آیند و فرورفتگی آنقدر کوچک است که عملاً هیچ آسیبی به سطح قطعه کار وارد نمی کند.
بنابراین، سختی راکول (HRC) به‌طور خاص برای «مواد با سختی بالا»، به‌ویژه موارد رایج در تولید، طراحی شده است:
اجزای فولادی خاموش شده: قالب ها، ابزارهای برش، یاتاقان ها و دندانه های چرخ دنده.
بازرسی پس از-درمان حرارتی-: یک بررسی سریع در محل-در کارگاه بلافاصله نشان می‌دهد که آیا عملیات حرارتی با مشخصات مطابقت دارد یا خیر.
نماد معمولی: 58-62 HRC (متداول ترین برای فولاد قالب خاموش و فولاد بلبرینگ).
چند مقیاس راکول وجود دارد. ترازو HRC از بار 150 کیلوگرمی استفاده می کند و محدوده 20 HRC تا 70 HRC را پوشش می دهد. اگر مواد خیلی نرم باشد (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC)، دندانه دار الماسی خطر آسیب را به همراه دارد و نیاز به تغییر در مقیاس HRA دارد.
مقیاس HRA برای کاربیدهای سیمانی و فولاد کربوریزه مناسب است، در حالی که HRB برای فولاد ملایم، آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای مس مناسب است. انتخاب مقیاس اشتباه، داده های حاصل را بی فایده می کند.
اصول آزمایش و کاربرد روش های مختلف اندازه گیری سختی مواد – TestDog (Scientific Research Services)
III. سختی ویکرز (HV): فشار کمی اعمال کنید، لایه های نازک را بررسی کنید
سختی ویکرز شبیه روش برینل است اما دقت دقیقی را ارائه می دهد. از یک فرورفتگی الماس به شکل هرم مربع- استفاده می کند. هنگامی که به سمت پایین فشار داده می شود، یک فرورفتگی مربع شکل- مرتب و منظم بر روی سطح ماده ایجاد می کند. سپس از یک میکروسکوپ برای اندازه گیری طول قطر مربع استفاده می شود و امکان محاسبه مقدار سختی را فراهم می کند.
می توانید آن را به عنوان استفاده از یک الماس کوچک برای فشار دادن به آرامی یک علامت مربع بر روی سطح ماده تجسم کنید. این علامت آنقدر کوچک است که به سختی با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است.
بزرگترین مزیت تست سختی ویکرز تطبیق پذیری و دقت آن است.
گستره وسیع: می‌تواند موادی از بسیار نرم تا بسیار سخت را آزمایش کند و از مقیاس یکپارچه-بر خلاف آزمایش راکول که به چندین مقیاس مختلف تقسیم می‌شود، استفاده می‌کند.
بار قابل تنظیم: می توانید نیروی زیادی را برای آزمایش مواد حجیم یا نیروی بسیار کمی برای آزمایش یک منطقه محلی خاص اعمال کنید.
دقت بالا: از آنجایی که تورفتگی کوچک است، امکان آزمایش بسیار هدفمند را فراهم می کند.
مقیاس سختی ویکرز محدوده وسیعی را پوشش می‌دهد-از چند HV تا 3000 HV- که دقیق‌ترین آن را در میان تست‌های سختی رایج می‌کند.
در نتیجه، در تجزیه و تحلیل «ویژگی‌های سطحی» حیاتی برای تولید پیشرفته برتری دارد:
ورقه‌های نازک و اجزای{0}}دیواره نازک: مانند دیواره‌های آلومینیومی قوطی‌های نوشیدنی یا محفظه‌های تلفن همراه.
لایه‌های تیمار شده{0}سطحی: سختی لایه‌های کربن‌دار، نیترید شده یا آبکاری شده را به دقت اندازه‌گیری می‌کند.
اجزای میکرو-: قطعات دقیق به اندازه یک ناخن. در حالی که سایر سختی سنج ها ممکن است برای دسترسی به آنها مشکل داشته باشند، تست ویکرز آنها را به راحتی مدیریت می کند.
Typical notation: >700HV0.5 («0.5» نیروی آزمایشی 0.5 کیلوگرم را نشان می دهد که معمولاً برای سطوح نیترید استفاده می شود).
تأثیر فرورفتگی‌های ویکرز بر ویژگی‌های مکانیکی جامدات بدون فشار-سرامیک‌های کاربید سیلیکون زینتر شده حالت
IV. سختی ساحل (HS): توپ پرنده-بازگشت مشاهده شده
سه روش قبلی شامل تورفتگی "استاتیک" است، در حالی که سختی Shore "دینامیک" است.
روش بسیار جالب است: وزنه ای حاوی یک نوک الماس کوچک اجازه داده می شود آزادانه از یک ارتفاع خاص روی سطح ماده بیفتد و ارتفاع برگشت آن اندازه گیری می شود. هرچه ریباند بیشتر باشد، ماده سخت تر است.
می‌توانید آن را این‌طور تصور کنید: اگر یک توپ پرنده را روی یک کف بتنی بیندازید، بالا می‌پرد، اما اگر آن را روی پنبه بیندازید، به سختی می‌پرد. سختی ساحلی بر اساس همین اصل عمل می کند. مزایای این روش این است که بسیار قابل حمل و مخرب نیست. این ابزار به راحتی قابل حمل است و آثار قابل توجهی روی قطعه کار باقی نمی گذارد.
بنابراین، در درجه اول برای موارد زیر استفاده می شود:
قطعات کار بسیار بزرگ و سنگین: مانند رول های عظیم آسیاب نورد (با وزن صدها تن)، محورهای بزرگ توربین، و آهنگری های غول پیکر. انتقال این موارد به سختی سنج رومیزی برای اندازه گیری به سادگی غیرممکن است.
آزمایش در سایت: تعیین سریع سختی مواد درست در کف کارگاه یا در حین تعمیر و نگهداری تجهیزات در فضای باز.
سختی سنج Shore یک دستگاه دستی است که مخصوصاً برای قطعات کار متوسط تا{{1} در صنایع متالورژی و ماشین آلات سنگین، مانند رول، میل لنگ، و دنده‌های بزرگ- مناسب است.
یک نکته خاص: سختی Shore (HS) مورد استفاده در تولید کاملاً با سختی Shore (HA/HB) مورد استفاده برای لاستیک و پلاستیک متفاوت است! اگرچه نام‌ها تنها با یک نویسه متفاوت هستند، اصول اساسی و مواد مورد آزمایش کاملاً متفاوت است-بنابراین مطمئن شوید که آنها را اشتباه نگیرید.
چگونه سختی سنج قابل حمل لیب را انتخاب می کنید؟
دقیقاً چگونه باید انتخاب کنید؟ سه سوال از خود بپرسید.
حالا که تخصص های این چهار "متخصص" را دیدید، آیا تصویر واضح تر است؟ بیایید نحوه تصمیم گیری سریع در یک سناریوی واقعی-در دنیای کار را مرور کنیم:
1. کل یا جزئی؟
عملکرد کلی، ریخته گری/ آهنگری خام، اجزای بزرگ → HBW
سختی بالا، قطعات خاموش شده، بررسی سریع نقطه ای محصولات نهایی → HRC
2. لایه نازک یا قطعه کوچک؟
لایه های کربوره سطحی، پوشش ها، ورق های نازک، قطعات کوچک → HV
3. در{1}}سایت یا آزمایشگاه؟
اجزای عظیم (صدها تن)، اضطراری در-تست سایت → HS
مشکلی که باعث سردرد بسیاری از افراد می شود
گاهی اوقات ممکن است متوجه شوید که مواد مشابه در طرح‌های مشابه یا اسناد فنی مختلف به‌طور متفاوتی مشخص می‌شود-که در یک مکان 220-255 HBW و در مکان دیگر 22-28 HRC ذکر شده است. آیا این دو مشخصات به یک معنا هستند؟
در اینجا نتیجه گیری از قبل آمده است: برای فولاد خاموش شده استاندارد-و-(مانند فولاد 45)، مشخص کردن HBW روش رایج تر و ترجیح داده شده است.
دلیل ساده است: هدف از خاموش کردن و تمپر کردن، دستیابی به خواص پایدار در کل قسمت-هم سطح و هم هسته است. تست برینل (HBW) یک فرورفتگی بزرگ ایجاد می‌کند و میانگین کلی حالت ماده را اندازه‌گیری می‌کند که کاملاً با این نیاز هماهنگ است. علاوه بر این، استانداردهای ملی ترجیحاً استفاده از روش برینل را برای موادی با سختی زیر 450 HBW توصیه می کنند.
بنابراین، چرا برخی از افراد هنوز HRC را مشخص می کنند؟
چند دلیل احتمالی وجود دارد: ممکن است قطعه خیلی کوچک باشد، که باعث می شود تورفتگی برینل برای اندازه گیری خیلی بزرگ باشد. کارگاه ممکن است به استفاده از تسترهای راکول (به دلیل سرعت آنها) عادت داشته باشد. یا این عمل ممکن است به سادگی از نقشه های مهندسی قدیمی نشات بگیرد. از نظر مقادیر، محدوده 220-255 HBW تقریباً به 20-26 HRC تبدیل می شود که به خوبی با محدوده 22-28 HRC همسو می شود.
در اینجا یک راهنمای مرجع سریع وجود دارد: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
در نهایت، هیچ یک از این دو روش کاملاً درست یا غلط نیستند. بلکه رویکردهای متفاوتی را برای بازرسی منعکس می کنند.
