سختی سنج ها

نمایش تمام سازندگان سختی سنج ها

سختی سنج ها مقاومت یک ماده را در برابر فرورفتگی اندازه گیری می کنند. سختی یک ویژگی یک ماده است، نه یک ویژگی فیزیکی اساسی. به عنوان مقاومت در برابر فرورفتگی تعریف می شود و با اندازه گیری عمق دائمی یا ناحیه پیش بینی شده فرورفتگی تعیین می شود. به بیان ساده تر، هنگام استفاده از یک نیروی ثابت (بار) و یک فرورفتگی مشخص، هرچه فرورفتگی کوچکتر باشد، ماده سخت تر است. مقدار سختی فرورفتگی با اندازه‌گیری عمق ناحیه فرورفتگی با استفاده از یکی از روش‌های مختلف آزمایش به دست می‌آید.

انواع سختی سنج

سختی سنج ها از یکی از چندین نوع مقیاس برای تعیین سختی نمونه استفاده می کنند. اینها شامل برینل، ریباند پویا، پوشش یا نانو دندانه، راکول، ویکرز و نوپ و اولتراسونیک است. روش ها شامل تست کلان، میکرو و سطحی است. 

• سختی سنج برینل به طور گسترده در ریخته گری و آهنگری استفاده می شود. این روش یک نیروی آزمایشی از پیش تعیین شده را به یک توپ کاربید با قطر ثابت اعمال می کند که برای مدت زمان از پیش تعیین شده نگه داشته شده و سپس خارج می شود. قطر عرض تورفتگی دو بار اندازه‌گیری می‌شود – معمولاً در زوایای قائم نسبت به یکدیگر و به طور متوسط. سپس از یک فرمول یا نمودار برای تبدیل اندازه گیری های متوسط ​​به عدد سختی برینل استفاده می شود. نیروهای آزمایش معمولاً از 500 کیلوگرم تا 3000 کیلوگرم متغیر است (گاهی اوقات در آزمایشات کمتر مورد استفاده تا 1 کیلوگرم کاهش می یابد). 

• در ریباند دینامیکی یا سختی سنج ضربه ای ، یک کاوشگر با نوک چکش یا الماس بر روی نمونه انداخته می شود و ارتفاع برگشت یا تغییر سرعت اندازه گیری شده و به سختی خوانی تبدیل می شود. ارتفاع برگشت با افزایش سختی افزایش می یابد. این آزمایش‌ها نسبت به آزمایش‌های فرورفتگی استاتیکی معمولی مخرب کمتری هستند و در مواردی که حتی یک فرورفتگی کوچک روی سطح قابل تحمل نیست (مثلاً رول‌های آهنگری برای چاپ) اعمال می‌شوند. 

• سختی سنج‌های پوشش از آزمون‌های فرورفتگی، خراشیدگی یا مالش برای ارزیابی سختی یا مقاومت سایشی لایه‌های نازک رنگ، درزگیرها، چسب‌ها، رسوبات بخار، رسوبات CVD/PVD یا لایه‌های آبکاری شده استفاده می‌کنند.

• روش تست راکول در ASTM E-18 تعریف شده است و متداول ترین روش کار سختی سنج است زیرا انجام آن به طور کلی ساده تر و دقیق تر از سایر انواع تست سختی است. تسترهای راکول را می توان بر روی همه فلزات استفاده کرد، مگر در شرایطی که ساختار فلزی آزمایشی یا شرایط سطحی تغییرات زیادی ایجاد می کند، جایی که فرورفتگی ها برای کاربرد بسیار بزرگ هستند، یا جایی که اندازه یا شکل نمونه استفاده از آن را ممنوع می کند. روش تستر راکول عمق دائمی فرورفتگی ایجاد شده توسط نیروی وارده بر یک فرورفتگی را اندازه گیری می کند. 

• سختی سنج های Vickers و Knoop را می توان برای تست سختی میکرو و ماکرو استفاده کرد. به طور معمول، بارها بسیار سبک هستند و از چند گرم تا یک یا چند کیلوگرم متغیر هستند، اگرچه بارهای ویکرز "ماکرو" می توانند تا 30 کیلوگرم یا بیشتر متغیر باشند. عملیات تست ریزسختی، طبق ASTM E-384، محدوده ای از بارها را بین 1 گرم تا 1000 گرم مشخص می کند. دو نوع فرورفتگی وجود دارد: یک الماس هرمی شکل با پایه مربع برای آزمایش در تستر ویکرز و یک فرورفتگی لوزی شکل باریک برای تستر Knoop. روش های میکروسختی برای آزمایش بر روی فلزات، سرامیک ها و کامپوزیت ها - تقریباً هر نوع ماده ای استفاده می شود. 

• در دستگاه‌های سختی سنج اولتراسونیک ، یک پروبی که در نوک آن یک فرورفتگی قرار دارد، به صورت پیزوالکتریک در فرکانس اولتراسونیک تشدید می‌شود. پروب با یک فنر در برابر نمونه نگه داشته شده و یک فرورفتگی کوچک ایجاد می شود. فرکانس پروب متناسب با سطح تماس تورفتگی تغییر می کند. تستر تغییر فرکانس را اندازه گیری می کند، سپس مقدار سختی معادل را محاسبه و نمایش می دهد.

  منبع

   

• globalspec