عمران آنلاین

آزمایش تعیین سختی برینل

سختی برینل یکی از معیارهای سختی است که بر اساس مقاومت مواد در برابر فروروندهٔ کروی شکل از جنس فولاد یا کاربید تنگستن سختی آنها را تعیین می‌کند. این روش در سال ۱۹۰۰ توسط مهندس سوئدی یوهان آگوست برینل پیشنهاد شد.

آزمایش تعیین سختی برینل

یکی از قدیمی‌ترین آزمایش‌های سختی سنجی، آزمایش برینل می‌باشد. این آزمایش، یک آزمون سختی سنجی ایستایی می‌باشد که عبارت است از فشردن یک ساچمه فولادی سخت بر روی سطح یک قطعه نمونه. در این آزمون معمولاً از یک ساچمه به قطر ۱۰ میلی‌متر از جنس فولاد سخت و یا کربور تنگستن، برای اعمال یک بار بر روی سطح ماده استفاده می‌شود که برای فلزات سخت، مقدار بار ۳۰۰۰ کیلوگرم، برای فلزات نیمه سخت ۱۵۰۰ کیلوگرم و برای نرم ۵۰۰ کیلوگرم و یا کمتر می‌باشد.

تفاوت انواع مختلف این دستگاه‌ها:

  1. روش وارد آوردن بار، به‌عنوان‌مثال اعمال نیرو توسط فشار روغن، چرخ‌دنده و پیچ و یا استفاده از اهرم و وزنه.
  2. روش اجرای عملیات، به‌عنوان‌مثال استفاده از نیروی دست و یا نیروی ماشین.
  3. روش اندازه‌گیری بار وارده، به‌عنوان‌مثال استفاده از پیستون و وزنه، فشارسنج بوردون، نیروسنج و یا اهرم و وزنه.
  4. اندازه دستگاه، برای مثال دستگاه بزرگ و یا دستگاه کوچک (سیار و قابل‌حمل).

آزمایش برینل را می‌توان توسط یک دستگاه آزمون عمومی (یونیورسال) با اضافه کردن یک مبدل مناسب که ساچمه را نگه دارد، انجام داد. آزمایش بر روی ورق‌های فلزی را می‌توان با استفاده از ابزارهای دستی مثل انبردست و ساچمه و گیره فنری با قدرت ۲۲ پوند انجام داد. برای انجام آزمایش برینل، قطعه نمونه را بر روی سندان قرار داده و سندان را بالا می‌برند به‌طوری‌که یا ساچمه مماس شود. پمپ نمودن روغن به داخل سیلندر اصلی، سبب اعمال یک نیروی رو به پایین به پیستون اصلی دستگاه و در نتیجه فشار وارد آوردن بر روی ساچمه می‌شود. این فشار باعث فرو رفتن ساچمه بر روی سطح قطعه مورد آزمایش می‌گردد.

پیستون کاملاً روان، کار می‌نماید لذا تلفات اصطکاک قابل‌چشم‌پوشی است. با نصب یک فشارسنج بوردون، مقدار تقریبی بار وارده نشان داده می‌شود. هنگامی‌که بار وارده، به مقدار مورد نظر برسد، وزنه تعادل بالای دستگاه با عمل یک پیستون کوچک، به بالا کشیده می‌شود. این عمل به‌منزله ضامن اطمینانی است که بار زیادی بر روی ساچمه وارد نشود. در آزمایش های استاندارد، قطر حفره ایجاد شده توسط ساچمه، به‌وسیله یک میکروسکوپ میکرومتر و یا میکروسکوپ برینل که یک صفحه شفاف مدرج در میان دید آن می‌باشد، اندازه گرفته می‌شود. آزمایش برینل معیار خوبی برای اندازه‌گیری سختی می‌باشد ولی دارای محدودیت‌هایی است. یکی از این محدودیت‌ها، مناسب نبودن آن برای مواد بسیار سخت می‌باشد. در این موارد، ساچمه اکثراً تغییر شکل می‌دهد.

همچنین برای قطعات خیلی نازک که احتمالاً عمق حفره ایجاد شده بیشتر از ضخامت قطعه باشد، این روش مناسب نمی‌باشد. یکی دیگر از محدودیت‌ها، مناسب نبودن آن برای قطعاتی است که سطح آنها سخت شده باشد. در این موارد ممکن است عمق حفره ایجاد شده از ضخامت لایه سخت شده بیشتر باشد، و در نتیجه نرمی مغز قطعه، نتیجه آزمون را بی‌اعتبار نماید. در آزمایشات استاندارد، بار کامل به مدت ۳۰ ثانیه بر روی فلزات آهنی و ۶۰ ثانیه بر روی فلزات نرم‌تر وارد می‌آید. عدد سختی برینل، مقدار اسمی فشار بر واحد سطح حفره ایجاد شده برحسب کیلوگرم بر میلی‌متر مربع می‌باشد. این عدد با تقسیم بار وارده بر سطح حفره ایجاد شده که کره در نظر گرفته می‌شود محاسبه می‌گردد. مقدار بار وارده و قطر حفره ایجاد شده در فرمول زیر قرار داده می‌شود:

که در این فرمول BHN عدد سختی برینل (کیلوگرم بر میلی مترمربع)، P مقدار بار اعمال‌شده (به کیلوگرم)، D قطر ساچمه (میلی‌متر) و d قطر حفره ایجاد شده به میلی‌متر می‌باشد. به‌منظور آزادی عمل قابل‌قبول در ازمایشات، این اعداد به‌گونه‌ای انتخاب شده‌اند که با یکدیگر همپوشی داشته باشند. ضخامت قطعات نمونه جهت آزمایش نبایستی کمتر از ده برابر عمق حفره ایجاد شده باشد. چنانچه قطعات نازکتر به‌عنوان نمونه مورد آزمایش قرار گیرند، عدد سختی به‌دست آمده، در حقیقت عدد سختی اندازه‌گیری شده مربوط به سندان زیر قطعه مورد آزمایش می‌باشد. آزمایش برینل دارای محدودیت‌ها و معایبی نیز می‌باشد. یکی از این معایب این است که این آزمایش، مخرب می‌باشد، زیرا بر روی نمونه آزمایش، حفره‌ای بر جا می‌ماند. در بیشتر موارد باقی ماندن این حفره، قطعه را غیرقابل استفاده می‌نماید. از طرف دیگر اکتریت دستگاه‌های آزمایش برینل سنگین هستند (بیشتر از ۲۰۰ پوند) که باعث ایجاد اشکال در جابجایی و تحرک گردیده و مناسب استفاده در خارج از آزمایشگاه نمی‌باشد.

برای مثال یک دستگاه برینل ساده با متلقات و میکروسکوپ، معمولاً بیش از ۵۰۰۰ دلار قیمت دارد. از طرف دیگر این آزمایش یک آزمایش نظری است که عواملی مثل آموزش کاربران، تجربه و استعداد آنها در اندازه‌گیری ابعاد حفره ایجادشده، ممکن است در نتایج آزمایش اثر داشته باشد. اگرچه این اثرات معمولاً کم است، ولی نتایج خوانده‌شده توسط دو نفر از کاربران بر روی یک قطعه نمونه و در یک آزمایش، ممکن است به‌طور متوسط تا ۱۰ درصد اختلاف داشته باشد. هم‌چنین لزوم محاسبه‌شده عدد برینل (BHN) بجای خواندن مستقیم، یک محدودیت و نقص محسوب می‌شود.

از طرفی آزمایش برینل هم محاسنی دارد، چون قدمت آن زیاد و کاملاً جا افتاده است، بیشتر مردم با آن آشنایی داشته و عموماً نتایج آزمایشات برینل، در صنایع مورد قبول واقع گردیده است. این آزمایش را می‌توان سریع و معمولاً در کمتر از دو دقیقه انجام داد. صرف‌نظر از قیمت و هزینه اولیه دستگاه، انجام آزمایش معمولاً ارزان تمام می‌شود و در نهایت وجود نقایص درونی مواد از جمله وجود یک نقطه سخت و یا یک حفره، اثر بزرگی در نتیجه آزمایش برینل نخواهد داشت.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *