آزمون سختي مواد

آزمون سختي

در صنعت سختی سنجی که امروزه گستره ی وسیعی دارد، نقش مهمی در عملیات مکانیکی و متالورژی ایفا می کند زیرا که امروزه درصنعت فلزات این دستگاهها نقش تعیین کننده ای دارند. سختی سنج ها به منظور اندازه گیری میزان سختی فلزات مخصوصاً بعد از سخت کاری و عملیات کوره مورد استفاده قرار می گیرند. اساس کار آن ها ایجاد نقطه اثر و بررسی آن به روی سطوح فلزات است. این دستگاهها، دستگاههای مکانیکی هستند که بعضاً برخی از آنها ترکیبی از علوم مکانیکی و الکتریکی هستند. از انواع  روش هاي اصلی آن می توان روش  راکول، برنیل، ویکرز، اولتراسونیک و لیپ را نام برد.
طرق گوناگون آماده سازی نمونه و آزمون معمولاساده است و نتایج را می توان برای تخمین دیگر خواص مکانیکی به کاربرد.سختی سنجی به طور گسترده ای برای بازرسی و کنترل به کار می رود. آزمونهای مختلف سختی سنجی به سه دسته تقسیم می شود:
*سختی کشسان
*مقاومت در برابر برش یا سایش
*مقاومت در برابر فرو رفتن
عدد سختی برینل که با علامت HB بدون پسوند عددی نشان داده می شود ،ویکرزکه با HV و سختی سنجی راکول که با HR نشان می دهند
راکول
راکول برای اندازه گیری سختی فلزات نسبتاً سخت مورد استفاده قرار می گیرد که بر سه نوع است :
راکول A : که نیروی 60 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول B که نیروی 100 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول C که نیروی 150 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول هم بصورت ساچمه ای و هم بصورت سوزنی موجود است.
اساس کار اغلب این دستگاهها به نقطه اثر ایجاد شده به روی سطح فلز است. راکول ساچمه ای به کمک 1 ساچمه کار می کند بطوریکه وزن اعمال شده به روی فلز بواسطه ی این ساچمه فلز منتقل می شود که دارای اندازه های مختلفی است ولی راکول سوزنی به کمک یک سوزن این نیرو را روی فلز ایجاد می کند که نقطه اثر آن بصورت یک مخروط 120 درجه خواهد بود.
راکول های از نوع A و C هردو نقطه اثر آن ها بصورت یک مخروط 120 درجه است ولی راکول، ساچمه ندارد و دارای سوزن هرمی شکل با زاویه 130 درجه است که نقطه اثر آن یک چهار گوش است.
ویکرز بر دو نوع است :
میکرو ویکرز که در اوزان گرمی تا وزن 1 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد.
ماکرو ویکرز که در اوزان 2 تا 120 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد.
ویکرز همانند میکرومتر عمق فرورفتگی را اندازه گیری می کند.
از آن جایی که گستره ی استفاده از میکرو ویکرز در اوزان بسیار کم است، دستگاههایی که اندازه گیری را به روش میکرو ویکرز انجام می دهند باید در محیطی ایزوله قرار گیرند که مثال نزدیک به آن می تواند ترازوهای دقیق جواهر فروشی باشد.
ویکرز بیشتر در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد و گستره ی اوزانی که بیشترین استفاده را دارند، وزن های 5 و 10 و 30 کیلوگرم است.
سختی سنجی برینل
ابزار سختی سنجی برینل معمولا شامل یک پرس هیدرولیک عمودی است
که با دست کار می کند و یک دندانه ساچمه ای که بر نمونه فشرده می شود
در روش استاندارد به ساچمه ای به قطر 10 ميليمتر تحت بار 3000كيلو گرم برای فلزات آهنی یا500 كيلو گ
رم  برای فلزات غیر آهنی نیاز است. در مورد فلزات آهنی بار به مدت حداقل 10ثانیه و برای فلزات غیر آهنی به مدت 30ثانیه اعمال می شود . قطر اثر ایجاد شده به کمک یک میکرو سکوپ شامل چشمی مدرج که معمو لا به دهم میلیمتر تقسیم بندی شده است و با آن می توان تا 0.05ميليمتر را تخمین زداندازه گیر ی می شود.
عدد سختی برینل(HB) مساوی است با نسبت بار بر حسب کیلو گرم به سطح اثر بر حسب میلیمتر مربع که از رابطه زیر محاسبه می شود:

L =بار اعمال شده بر حسب kg
D = قطر ساچمه بر حسب mm
 d= قطر اثر ساچمه بر حسب mm
معمولا به کمک جداول موجود که مستقیما قطر اثر را به عدد سختی برینل تبدیل می کنند و دیگر نیازی به محاسبه فوق نیست

از مزایای و معایب روش برینل اینست که چون سطح اثر بزرگ است فقط نمونه های ضخیم مورد آزمایش قرار می گیرند.البته بزرگی سطح اثر وقتی مزیت محسوب می شود که ماده همگن نباشد.سطح نمونه ی آزمون در روش برینل نباید لزوماٌ به صافی سطوح مورد نیاز در سختی سنجی با دندانه های کوچکتر باشد.همچنین خواندن سختی از صفحه مدرج ساده تر از استفاده از میکروسکوپ برای اندازه گیری قطر سطح اثر است.به علت تغییر شکل ساچمه فولادی روش برینل برای سختیهای بالای  HB 500  دقیق نیست . گستره ی کاری آن را می توان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربیدی تا  HB 650