روشهای سختی سنجی

Ahmad Engineer

کاربر ممتاز
[FONT=&quot] بواسطه ی این مقاله ، دستگاههای مربوط به سختی سنجی فلزات معرفی شده اند و طرز کار آن ها به طورکامل تشریح شده است. صنعت سختی سنجی که امروزه گستره ی وسیعی دارد، نقش مهمی در عملیات مکانیکی و متالورژی ایفا می کند زیرا همانطورکه می دانیم 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.

همانگونه که در ابتدا اشاره شد، دستگاههای سختی سنج در صنعت نقش غیر قابل انکاری دارند. این دستگاهها، دستگاههای مکانیکی هستند که بعضاً برخی از آنها ترکیبی از علوم مکانیکی و الکتریکی هستند. چندین مدل از این دستگاههای در بازار امروز وجود دارد که هر روزه به تعداد آن ها اضافه می شود اما از انواع اصلی آن ها می توان دستگاههای راکول، برنیل، ویکرز، اولتراسونیک و لیپ را نام برد. شاید بهتر باشد که به جای کلمه ی دستگاه از کلمه روش استفاده کرد زیرا هرکدام از آن ها دارای مکانیزم متفاوتی است و دستگاههایی وجود دارند که هم به روش راکول و هم به روش ویکرز کار می کنند.
دو مورد آخر یعنی اولتراسونیک و لیپ در ایران کاربرد کمتری دارند به همین دلیل به توضیح روشهای متداول می پردازیم.

[/FONT]


[FONT=&quot] راکول [/FONT][FONT=&quot][/FONT]

[FONT=&quot]
راکول برای اندازه گیری سختی فلزات نسبتاً سخت مورد استفاده قرار می گیرد که بر سه نوع است :
راکول [/FONT]
[FONT=&quot]A[/FONT][FONT=&quot] : که نیروی 60 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول [/FONT]
[FONT=&quot]B[/FONT][FONT=&quot] که نیروی 100 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول [/FONT]
[FONT=&quot]C[/FONT][FONT=&quot] که نیروی 150 کیلوگرم را اعمال می کند[/FONT]
[FONT=&quot]
راکول هم بصورت ساچمه ای و هم بصورت سوزنی موجود است. [/FONT]

[FONT=&quot]
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 [/FONT]
[FONT=&quot]A[/FONT][FONT=&quot] و [/FONT][FONT=&quot]C[/FONT][FONT=&quot] هردو نقطه اثر آن ها بصورت یک مخروط 120 درجه است ولی راکول[/FONT][FONT=&quot]B [/FONT][FONT=&quot]، ساچمه ندارد و دارای سوزن هرمی شکل با زاویه 130 درجه است که نقطه اثر آن یک چهار گوش است. [/FONT]
[FONT=&quot]
[/FONT]



[FONT=&quot] ویکرز
[/FONT]
[FONT=&quot][/FONT]

[FONT=&quot]ویکرز بر دو نوع است :
میکرو ویکرز که در اوزان گرمی تا وزن 1 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد. [/FONT]

[FONT=&quot]
ماکرو ویکرز که در اوزان 2 تا 120 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد. [/FONT]

[FONT=&quot]
ویکرز همانند میکرومتر عمق فرورفتگی را اندازه گیری می کند. [/FONT]

[FONT=&quot]
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. [/FONT]

[FONT=&quot]
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. [/FONT]

[FONT=&quot] [/FONT]
[FONT=&quot]
[/FONT]
برینل[FONT=&quot][/FONT]

[FONT=&quot]
از دیگر روش ها یا دستگاهها سختی سنجی می توان برینل را نام برد که مکانیزم آن ساچمه ای است. ساچمه هایی که در برینل مورد استفاده قرار می گیرند ساچمه های 5/2 و 5 و 10 میلی متری است. [/FONT]

[FONT=&quot]
در کشور ما ایران بیشترین استفاده از برینل در وزن های 187 و 250 کیلوگرم است. [/FONT]

[FONT=&quot]
در صنعت فولاد و فولادسازی از برنیل با وزن 3000 کیلوگرم و ساچمه 10 میلی متری استفاده می شود. [/FONT]

[FONT=&quot] [/FONT]
[FONT=&quot]از دیگر زمینه های کاربرد برینل می توان از کاربرد آن در ریخته گری نام برد. [/FONT]
[FONT=&quot] [/FONT]



[FONT=&quot] لیپ[/FONT][FONT=&quot]

لیپ که روش دیگری برای سختی سنجی فلزات است در سیستم های بسیار بزرگ کاربرد دارد. زیرا نمی توان همواره قطعه ی کار را به کارگاه حمل کرد و در آن جا به سختی سنجی پرداخت. بنابراین باید دستگاهی وجود داشته باشد که بتوان آن را به محیط های گوناگون که سیستم ها و قطعات سنگین در آن جا وجود دارد حمل کرد.[/FONT]


[FONT=&quot] [/FONT]
[FONT=&quot]این دستگاه که بصورت پرتابل و قابل حمل است به روش پرتابی کار می کند بطوریکه در درون استوانه ای یک ساچمه وجود دارد که با پرتاب آن به سمت سطح فلز و اندازه گیری سرعت برگشت آن می توان مقدار سختی آن را اندازه گرفت. سرعت ساچمه در هنگام برگشت بر روی مانیتوری که به آن متصل است، نمایش داده می شود. از بین دستگاهها و روش های ذکر شده، راکول [/FONT][FONT=&quot]C[/FONT][FONT=&quot] و ویکرز بیشترین کاربرد را در ایران دارند. [/FONT]
[FONT=&quot]
بنابراین اساس کار اغلب دستگاهها و روش های بالا بررسی نقطه اثر ایجاد شده بر روی سطح فلز است که برخی عمق این نقطه اثر را اندازه گیری می کنند و برخی قطرهای نقش ایجاد شده بر روی سطح فلز را اندازه گیری می کنند و سپس با تطابق آن اندازه ها با جدولی که از قبل تهیه شده است، میزان سختی را بدست می آورند.

[/FONT]

[FONT=&quot] [/FONT]


[FONT=&quot] دستگاه سختی سنج راکول [/FONT][FONT=&quot][/FONT]
 

Ahmad Engineer

کاربر ممتاز
بواسطه ی این مقاله ، دستگاههای مربوط به سختی سنجی فلزات معرفی شده اند و طرز کار آن ها به طورکامل تشریح شده است. صنعت سختی سنجی که امروزه گستره ی وسیعی دارد، نقش مهمی در عملیات مکانیکی و متالورژی ایفا می کند زیرا همانطورکه می دانیم 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.

همانگونه که در ابتدا اشاره شد، دستگاههای سختی سنج در صنعت نقش غیر قابل انکاری دارند. این دستگاهها، دستگاههای مکانیکی هستند که بعضاً برخی از آنها ترکیبی از علوم مکانیکی و الکتریکی هستند. چندین مدل از این دستگاههای در بازار امروز وجود دارد که هر روزه به تعداد آن ها اضافه می شود اما از انواع اصلی آن ها می توان دستگاههای راکول، برنیل، ویکرز، اولتراسونیک و لیپ را نام برد. شاید بهتر باشد که به جای کلمه ی دستگاه از کلمه روش استفاده کرد زیرا هرکدام از آن ها دارای مکانیزم متفاوتی است و دستگاههایی وجود دارند که هم به روش راکول و هم به روش ویکرز کار می کنند.
دو مورد آخر یعنی اولتراسونیک و لیپ در ایران کاربرد کمتری دارند به همین دلیل به توضیح روشهای متداول می پردازیم.



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 راکولB ، ساچمه ندارد و دارای سوزن هرمی شکل با زاویه 130 درجه است که نقطه اثر آن یک چهار گوش است.



ویکرز

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.



برینل

از دیگر روش ها یا دستگاهها سختی سنجی می توان برینل را نام برد که مکانیزم آن ساچمه ای است. ساچمه هایی که در برینل مورد استفاده قرار می گیرند ساچمه های 5/2 و 5 و 10 میلی متری است.


در کشور ما ایران بیشترین استفاده از برینل در وزن های 187 و 250 کیلوگرم است.


در صنعت فولاد و فولادسازی از برنیل با وزن 3000 کیلوگرم و ساچمه 10 میلی متری استفاده می شود.


از دیگر زمینه های کاربرد برینل می توان از کاربرد آن در ریخته گری نام برد.



لیپ

لیپ که روش دیگری برای سختی سنجی فلزات است در سیستم های بسیار بزرگ کاربرد دارد. زیرا نمی توان همواره قطعه ی کار را به کارگاه حمل کرد و در آن جا به سختی سنجی پرداخت. بنابراین باید دستگاهی وجود داشته باشد که بتوان آن را به محیط های گوناگون که سیستم ها و قطعات سنگین در آن جا وجود دارد حمل کرد.


این دستگاه که بصورت پرتابل و قابل حمل است به روش پرتابی کار می کند بطوریکه در درون استوانه ای یک ساچمه وجود دارد که با پرتاب آن به سمت سطح فلز و اندازه گیری سرعت برگشت آن می توان مقدار سختی آن را اندازه گرفت. سرعت ساچمه در هنگام برگشت بر روی مانیتوری که به آن متصل است، نمایش داده می شود. از بین دستگاهها و روش های ذکر شده، راکول C و ویکرز بیشترین کاربرد را در ایران دارند.

بنابراین اساس کار اغلب دستگاهها و روش های بالا بررسی نقطه اثر ایجاد شده بر روی سطح فلز است که برخی عمق این نقطه اثر را اندازه گیری می کنند و برخی قطرهای نقش ایجاد شده بر روی سطح فلز را اندازه گیری می کنند و سپس با تطابق آن اندازه ها با جدولی که از قبل تهیه شده است، میزان سختی را بدست می آورند.



دستگاه سختی سنج راکول

ویرایش
 

Ahmad Engineer

کاربر ممتاز
سختی سنجی نوپ (به انگلیسی: Knoop hardness test) یک روش سختی سنجی است که به طور خاص برای مواد بسیار ترد و صفحات نازک استفاده می‌شود. در این روش دندانه ای به شکل هرم از جنس الماس بر روی سطحپولیش شده با نیرویی مشخص (معمولا 100 گرم) در زمانی مشخص نگه داشته و نتیجه آن نیز به وسیلهمیکروسکوپ نوری با اندازه گیری می‌شود.[۱] نقش اثر، هرمی گسترده با قاعده لوزی و با نسبت طول به عرض 7:1 و زاویه برای صفحه طولی 172.5 درجه و برای صفحه عرضی 130 درجه است. عمق نقش اثر تقریبا برابر 1/30 طول بزرگ لوزی است.[۲] در این تست فرض می‌شود که تغییر شکل بر اثر این تست کاملا غیر‌الاستیک بوده و هیچگونه بازیابی شکل بعد از برداشته شدن نیروی دندانه رخ ندهد و نقش اثر کاملا شکل دندانه را به خود بگیرد
 

Ahmad Engineer

کاربر ممتاز
مقایسه سختی‌سنجی نوپ و سختی‌سنجی ویکرز

توجه به شباهت کلی این دو روش سختی‌سنجی می‌توان تفاوت های این دو را با هم مقایسه کرد:

  1. دندانه تست نوپ تقریبا یک‌دومِ دندانه ویکرز در نمونه نفوذ می‌کند و باعث می‌شود که این تست برای مواد ترد و شکننده مانند سرامیک‌ها مناسب‌تر باشد.
  2. به دلیل نفوذ کمتر، تست نوپ، حساسیت بیشتری به شرایط سطحی نمونه دارد.
  3. قطر بزرگ دندانه تست نوپ حدودا سه برابر قطر تست ویکرز می‌باشد که خود باعث کاهش خطای اندازه گیری می‌شود.
  4. به دلیل شکل دندانه تست ویکرز، این تست برای که انحنا دارند، مناسب تر است.
 
بالا