ما هو اختبار الصلابة؟

يسمح لك استخدام جهاز اختبار الصلابة بتقييم خصائص المواد ، مثل القوة والليونة ومقاومة التآكل ، وبالتالي يساعدك على تحديد ما إذا كانت المادة عبارة عن مادة أو مواد لغرض ما ، سواء كانت متطلباتك مناسبة أم لا.

تعريف اختبار الصلابة “اختبار لتحديد مقاومة مادة للتشوه الدائم من خلال اختراق مواد أخرى أكثر صلابة”. ومع ذلك ، فإن الصلابة ليست سمة أساسية للمادة. لذلك ، عند الانتهاء من اختبار الصلابة ، يجب دائمًا تقييم كمية صغيرة فيما يتعلق بما يلي:

• الحمل المعطى على المسافة البادئة
• مواصفات وقت التحميل المحدد ووقت التحميل المحدد
• هندسة المسافة البادئة الخاصة

كيف تختبر مع اختبار صلابة؟

عادةً ما يتم إجراء اختبار الصلابة عن طريق الضغط على جسم ذي أبعاد (مسافة بادئة) على سطح المادة التي تختبرها. يتم تحديد الصلابة عن طريق قياس عمق اختراق المسافة البادئة أو قياس حجم التأثير الذي تتركه المسافة البادئة.

• اختبارات الصلابة التي تقيس عمق اختراق المسافة البادئة تشمل Rockwell ، واختبار المسافة البادئة الآلية ، وصلابة الكرة البادئة.
• تشمل اختبارات الصلابة التي تقيس حجم المسافة البادئة المصابة فيكرز ، وهيمب ، وبرينل.

أنواع أجهزة اختبار الصلابة

1. اختبار صلابة القلم
2.  پاندولی

 أفضل طريقة لاختبار الصلابة

كيفية اختيار طريقة الاختبار

يجب أن يعتمد اختبار الصلابة الذي تختاره على البنية المجهرية – على سبيل المثال التجانس – لمواد الاختبار ، بالإضافة إلى نوع المادة وحجم الجزء وحالته.

في جميع اختبارات الصلابة ، يجب أن تمثل المادة الموجودة تحت التجويف البنية المجهرية بأكملها (إلا إذا حاولت تحديد المكونات المختلفة في البنية المجهرية). لذلك ، إذا كانت البنية المجهرية كبيرة جدًا وغير متجانسة ، فأنت بحاجة إلى صورة أكبر لمادة متجانسة.

هناك أربعة اختبارات صعوبة رئيسية ، لكل منها مزاياها ومتطلباتها. هناك معايير مختلفة لهذه الاختبارات تصف بالتفصيل طرق وتطبيقات اختبار الصلابة.

الاعتبارات الهامة عند اختيار طريقة اختبار الصلابة هي:

• نوع المادة التي يتم اختبار صلابتها
• هو الامتثال للمعيار المطلوب
• الصلابة التقريبية للمواد
• تجانس / عدم تجانس المواد
• حجم القطعة
• ما إذا كان التثبيت ضروريًا
• عدد العينات المختبرة
• النتيجة المطلوبة الدقة

أربعة من أكثر اختبارات صلابة المسافة البادئة شيوعًا

اختبار صلابة روكويل

Rockwell هي طريقة تصلب سريعة للتحكم في الإنتاج تُستخدم مع القراءات المباشرة ، بشكل أساسي للمواد المعدنية. يتم حساب صلابة روكويل (HR) عن طريق قياس عمق المسافة البادئة بعد دخول المسافة البادئة إلى مادة العينة عند حمل معين.

• يشيع استخدامها لأشكال هندسية أكبر
• يستخدم “الاختبار السريع” بشكل رئيسي للمواد المعدنية
• يمكن استخدامها للتجارب المتقدمة ، مثل Jominy (HRC)

اختبار صلابة فيكرز

فيكرز اختبار صعب لجميع المواد الصلبة ، بما في ذلك المواد المعدنية. تُحسب صلابة فيكرز (HV) عن طريق قياس الطول القطري للاكتئاب في مادة العينة المتبقية عن طريق إدخال حمل هرمي من الألماس بحمل معين. يتم قياس أقطار المسافة البادئة باستخدام جدول أو معادلة لتحديد الصلابة.

• يستخدم لاختبار صلابة جميع المواد الصلبة بما في ذلك المعادن
• مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات
• يتضمن مجموعة فرعية من اختبارات صلابة اللحام.

اختبار صلابة القنب

Knoop (HK) هو بديل لاختبار Vickers في نطاق اختبار الصلادة الدقيقة. إنها تستخدم بشكل أساسي للتغلب على التشقق في المواد الهشة وكذلك لتسهيل اختبار صلابة الأغشية الرقيقة. المسافة البادئة عبارة عن ماس هرمي غير متماثل ، وتقاس المسافة بقياسات بصرية طويلة القطر.

• تستخدم للمواد الصلبة والهشة مثل السيراميك
• مناسب للمناطق الصغيرة الممتدة مثل الطلاءات

اختبار صلابة برينل

يستخدم اختبار صلابة برينل لاختبار صلابة العينات الأكبر في المواد الخشنة أو غير المتجانسة. اختبار صلابة برينل (HBW) باستخدام كرة كربيد التنجستن له تأثير كبير نسبيًا. حجم المسافة البادئة يسمى بصري.

• يستخدم للمواد ذات البنية الحبيبية الخشنة أو غير المتجانسة
• تستخدم لعينات أكبر
• مناسب للتزوير والصب وهي عناصر هيكلية كبيرة

كيفية التأكد من الدقة والتكرار في اختبار الصلابة

يتطلب التطبيق السليم لاختبار الصلابة إعدادًا وتنفيذًا دقيقين. ومع ذلك ، بمجرد حصولك على الأساسيات ، فإن معظم اختبارات الصعوبة توفر دقة جيدة وقابلية للتكرار.

العوامل المؤثرة في اختبار الصلابة

هناك عدة عوامل تؤثر على نتائج اختبار الصلابة. كقاعدة عامة ، كلما قل الحمل الذي تستخدمه في اختبار الصلابة ، يجب التحكم في المزيد من العوامل لضمان نتيجة اختبار صلابة دقيقة.

فيما يلي بعض أهم العوامل التي يجب مراعاتها لضمان استنتاج دقيق لاختبار الصعوبة.

• يجب التحكم في العوامل الخارجية مثل الضوء والتربة والاهتزاز ودرجة الحرارة والرطوبة
• يجب تثبيت جهاز الاختبار والمرحلة بإحكام على طاولة أفقية ويجب تأمين العينة أو الاحتفاظ بها في حامل أو سندان.
• يجب أن تكون المسافة البادئة متعامدة على سطح الاختبار
• عند استخدام Vickers أو Knoop أو Brinell ، يجب أن تكون إعدادات السطوع ثابتة أثناء الاختبار
• يجب إعادة معايرة / التحقق من جهاز الاختبار في كل مرة تقوم فيها بتغيير العدسة المجوفة أو عدسة الكائن.

متطلبات تحضير السطح لاختبارات الصلابة

يجب تحضير السطح قبل اختبار صلابة المعدن أو المواد الأخرى. تعتمد ظروف السطح المطلوبة على نوع الاختبار والحمل المستخدم. بشكل عام ، جودة تحضير السطح لها تأثير مباشر على نتيجة الاختبار الصعب ، لذلك قبل اتخاذ قرار بشأن إعداد منخفض المستوى ، يجب أن تفكر في المفاضلة بين جودة السطح والتغييرات في نتائج الاختبار. عادة ما

يكون اختبار صلابة
الأسطح الكبيرة كافيًا وأحيانًا لا يتطلب تحضيرًا.

اختبار الصلادة الدقيقة
نظرًا للأحمال المنخفضة المستخدمة في اختبار الصلابة ، يتطلب اختبار الصلابة الدقيقة سطحًا مصقولًا أو مصقولًا كهربائيًا. من المهم أن تكون هوامش / زوايا الصورة التي تم فحصها بصريًا مرئية بوضوح. يمكن القيام بذلك ميكانيكياً أو كيميائياً أو كهربائياً. من المهم ألا يغير التسخين أو العمل البارد خصائص سطح العينة.

تشوهات

قد يتسبب القطع والطحن في حدوث تشوه. اعتمادًا على حمل اختبار الصلابة ، يجب إزالة هذه الأسطح عن طريق تلميع حتى 6.0 أو 3.0 أو 1.0 ميكرومتر.

بالنسبة للأحمال الصغيرة (أقل من 300 جم 1) ، يجب أن يكون السطح خاليًا تمامًا من التشوه وأن العينات تحتاج إلى أكسيد أو إلكتروليت للحصول على سطح خالٍ تمامًا من التلف. يجب أيضًا مراعاة أن المواد اللينة و / أو القابلة للطرق (أي أقل من 120-150 للجهد العالي) تكون أكثر حساسية عند تقديم منتجات التحضير.

تعريف أحمال الاختبار بجهاز اختبار الصلابة

رسميًا ، يتم التعبير عن أحمال اختبار الصلابة بالنيوتن (N). تاريخيًا ، غالبًا ما يتم التعبير عنه بالكيلوجرام من القوة (kgf) ، أو قوة الحرارة (gf) ، أو البركة (p). الارتباط بين kgf و kp و N هو: 1.0 kgf = 1000 gf = 1.0 kp = 9.81 N

• يستخدم مصطلح اختبار الصلادة الدقيقة بشكل شائع عندما تكون أحمال المسافة البادئة أقل من 1 كجم / كجم.
• يستخدم مصطلح اختبار الصلابة الكلية عندما تكون الحمولة أكثر من 1 كجم / كجم

إذا سمحت المعايير ، استخدم أعلى حمل / قوة ممكنة لأكبر قصور ذاتي لضمان أكثر النتائج دقة.

الأحمال المستخدمة في كل من الطرق الأربع لاختبار صلابة المواد المعدنية * تتوافق مع معايير ISO و ASTM المختلفة.

مصدر : 

https://www.struers.com/ar/Knowledge/Hardness-testing#hardnesstestinghowto