سختی به عنوان یک شاخص عملکرد مهم مواد فلزی، مانند ویژگی ماده است که مستقیماً بر عملکرد کاربرد آن در صنعت تولید تأثیر می گذارد. با این حال، "سختی" دقیقا چیست؟ چگونه آن را بهتر درک کنیم؟ امروز بیایید در مورد سختی مواد فلزی به روشی ساده و قابل درک صحبت کنیم.
01 سختی چیست؟
سختی ، به زبان ساده ، توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر نیروهای مکانیکی خارجی (مانند تورفتگی ، خراش ، برش و غیره) است. مواد با سختی زیاد "سخت" تر هستند ، دقیقاً مانند رزمندگان با دوام تر ، می توانند در برابر سایش تیغه ها ، تأثیر دستگاه ها مقاومت کنند و می توانند شکل خود را تحت فشار زیاد حفظ کنند. مواد با سختی کم نسبتاً "نرم" و به راحتی تغییر شکل یا آسیب دیده اند.
سختی می تواند مقاومت در برابر آسیب سطح و ساختار ماده را منعکس کند، اما با خواصی مانند استحکام، چقرمگی و انعطاف پذیری متفاوت است. به عنوان مثال، شیشه سختی بالایی دارد و به راحتی خراشیده نمی شود، اما بسیار شکننده است و پس از ضربه به راحتی شکسته می شود، در حالی که فلزات می توانند تعادل ایده آلی بین سختی و چقرمگی پیدا کنند.
سختی تقریباً در کل فرآیند تولید جریان دارد و "شاخص اصلی" عملکرد مواد است. در صنعت تولید، سختی به ما کمک می کند تا این مشکلات را حل کنیم:
1) آیا مواد به اندازه کافی مقاوم در برابر سایش است؟ به عنوان مثال اگر سختی قالب ها و ابزارها خیلی کم باشد، طول عمر آنها کوتاه خواهد بود.
2) آیا عملکرد پردازش خوب است؟ به عنوان مثال ، در چرخش و فرز ، سختی قطعه کار میزان سایش ابزار را تعیین می کند. در تمبر ، سختی مواد به طور مستقیم با عمر قالب و کیفیت پردازش مرتبط است.
3) کیفیت محصول نهایی چگونه است؟ به عنوان مثال، اینکه سطح چرخ دنده به اندازه کافی سخت است یا خیر، بر دوام آن تأثیر می گذارد.
02 سه روش اصلی تست سختی: موقعیت C در دنیای سختی کیست؟
هنگامی که صحبت از آزمایش سختی می شود ، سه روش متداول در صنعت عبارتند از: سختی برینل (HB) ، Rockwell Hardness (HR) و سختی ویکرز (HV). آنها مانند سه قاضی هستند که هر کدام سبک خاص خود را دارند ، اما می توانند به ما کمک کنند تا با دقت در مورد "ارزش سختی" مطالب قضاوت کنیم.
1. سختی برینل (HB): مرد قوی آرام
روش تست سختی برینل بسیار ساده است: از یک توپ فولادی یا یک توپ کاربید برای فشار دادن به سطح مواد تحت فشار خاص استفاده کنید و قطر تورفتگی را برای محاسبه مقدار سختی بگیرید. این روش برای آزمایش فلزات با سختی کم یا متوسط مانند چدن ، فولاد و غیره مناسب است.
ویژگی ها: تست سختی برینل بیشتر برای قطعات بزرگ مواد، با فرورفتگی های بزرگ و داده های پایدار مناسب است، اما برای مواد با سختی بالا مناسب نیست.
قیاس در زندگی: مانند استفاده از یک سنگ گرد برای فشار دادن اثری بر روی ماسه است. هرچه اثر کم عمق تر باشد، "سختی" ماسه بالاتر است.
کاربرد در ساخت: سختی برینل برای ارزیابی سختی مواد فلزی با اندازه بزرگ به ویژه در کنترل کیفیت ریخته گری و آهنگری مناسب است. به عنوان مثال، هنگام ساخت قطعات ماشین آلات مهندسی در مقیاس بزرگ، سختی برینل می تواند به طور دقیق مقاومت کلی قطعه کار در برابر تغییر شکل را منعکس کند.
مورد واقعی: قطعات کار چدن معمولاً قبل از پردازش تراش برای سختی برینل آزمایش می شوند. اگر سختی خیلی کم باشد ، زبری سطح ممکن است در طول پردازش نیازها را برآورده نکند. اگر سختی بیش از حد زیاد باشد ، تسریع در پوشیدن ابزار آسان است.
2. سختی راکول (HR): Agile All-Grounder
Rockwell Hardness یک روش تست انعطاف پذیر تر است. برای مواد مختلف از نرم تا سخت از طریق تورفتگی های مختلف و بارهای تست مناسب است. دارای سرعت تست سریع و عملکرد آسان است. مقدار سختی آن با اندازه گیری عمق تورفتگی تورفتگی محاسبه می شود ، که برای آزمایش قطعات کوچک یا لایه های سخت شده سطح نسبت به سختی برینل مناسب تر است.
ویژگی ها: طیف گسترده ای از برنامه ها ، سرعت آزمایش سریع ، بسیار مناسب برای تشخیص سریع در سایت های صنعتی.
قیاس در زندگی: همانطور که با مدادهایی با قدرت های مختلف روی کاغذ خطوط می کشید، هر چه نوک قلم عمیق تر باشد، «سختی» کاغذ کمتر به نظر می رسد.
کاربرد ساخت: سختی راکول به دلیل سرعت تست سریع و عملکرد آسان به طور گسترده در خطوط تولید استفاده می شود. به خصوص برای قطعات پس از کوئنچ سطح، لازم است آزمایش شود که آیا آنها با الزامات طراحی مطابقت دارند یا خیر. اگر سختی کافی نباشد، ممکن است پوشیدن آن آسان باشد. اگر خیلی سخت باشد، لایه داخلی به راحتی شکسته می شود، بنابراین تست سختی راکول یک بخش ضروری است.
مورد واقعی: هنگام ساخت چرخ دنده ها، به منظور بهبود مقاومت در برابر سایش، معمولاً عملیات خاموش کردن فرکانس بالا روی سطح انجام می شود. سختی سطح چرخ دنده پس از خاموش شدن باید توسط تست سختی راکول آزمایش شود تا اطمینان حاصل شود که سختی آن با الزامات طراحی مطابقت دارد و لایه داخلی چقرمگی خوبی دارد، بنابراین هم مقاومت در برابر سایش و هم مقاومت در برابر ضربه را در نظر می گیرد.
3. سختی ویکرز (HV): محقق دقیق
تست سختی ویکرز از یک فرورفتگی الماسی شکل هرمی برای فشار دادن یک فرورفتگی الماس بر روی سطح ماده استفاده می کند و مقدار سختی با محاسبه طول مورب فرورفتگی به دست می آید.
ویژگی ها: تست سختی ویکرز برای تمام مواد فلزی، به ویژه برای آزمایش نواحی کوچک، مانند لایه های نازک یا پوشش، مناسب است.
قیاس در زندگی: مانند لکه دار کردن یک علامت بر روی یک کوکی با یک خمیردندان تیز ، علامت کم عمق تر ، "سختی" کوکی ها بیشتر می شود.
کاربرد در ساخت: تست سختی ویکرز به دلیل دقت بالا برای اندازه گیری سختی مواد نازک یا سطوح کوچک مناسب است. در صنعت تولید معمولا از روش سختی ویکرز برای تست سختی پوشش ها یا لایه های عملیات حرارتی استفاده می شود.
مورد واقعی: در ساخت ابزارهای برش، سختی پوشش تیغه های کاربید یک شاخص کلیدی برای تعیین عمر آنها است. از طریق تست سختی ویکرز، می توان تشخیص داد که آیا سختی پوشش با الزامات پردازش مواد با سختی بالا مطابقت دارد و در نتیجه راندمان برش را بهینه می کند.
03 سختی بر روند تولید تأثیر می گذارد؟
فرآیند سختی و تولید به طور غیرقابل پیوندی مرتبط است. از مواد اولیه گرفته تا روش های پردازش ، هر مرحله از تأثیر آن جدا نیست.
1. سختی بر پردازش برش تأثیر می گذارد
در برش پردازش ، سختی قطعه کار با انتخاب مواد ابزار ارتباط نزدیکی دارد. اگر سختی خیلی زیاد باشد ، ابزار به سرعت می پوشد. اگر سختی خیلی کم باشد ، راندمان پردازش کم خواهد بود و زبری سطح خوب نخواهد بود.
طبقه بندی مواد ابزار: 1) ابزار فولادی با سرعت بالا: سختی متوسط، برای پردازش فولاد معمولی استفاده می شود. 2) ابزار کاربید: سختی بالا، مورد استفاده برای پردازش مواد سخت برش. 3) ابزار پوشش داده شده: سطح ابزار دارای یک پوشش با سختی بالا است که برای پردازش کارآمد مناسب است. 2. سختی و فرآیند عملیات حرارتی
عملیات حرارتی یک روش مهم برای تنظیم سختی در صنایع تولیدی مانند کوئنچ، تمپر و کربوریزاسیون است.
موارد کاربرد: 1) چرخ دنده ها: سختی سطح بالا، مقاومت در برابر سایش. سختی داخلی کم، چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه؛ 2) قالب: مواد با سختی بالا عمر قالب را افزایش می دهند و فرکانس جایگزینی را کاهش می دهند. 3) فنرها: سختی متوسط، هم الاستیک و هم آسان برای خستگی.
3. سختی و درمان سطح
برخی از قسمت های کلیدی برای افزایش سختی ، مانند فرایند شات ، نیترایدر یا فرآیندهای پوشش ، نیاز به درمان سطح خاصی دارند. مثال واقعی: سختی سطح مهر و موم می میرد معمولاً به بیش از 700 ساعت ولت افزایش می یابد ، که می تواند مقاومت در برابر سایش را تا حد زیادی بهبود بخشد و مشکل جایگزینی مکرر قالب را کاهش دهد.
