سختی سنجی چیست

معمولا اصطلاح سختی به خاصیت اجسام در مقابل نفوذ جسم دیگری به سطح آن ها و میزان مقاومت و نفوذپذیری آنها اطلاق میشود. این آزمون برای همه مواد به یک روش انجام نمی گیرد و شامل آزمون های مختلفی می باشد. سختی سنجی یکی از مهمترین روش‌های بررسی خواص مکانیکی فلزات است که به وسیله آن می‌توان میزان مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکل موضعی و نفوذ یک جسم سخت را تعیین کرد. این روش به ویژه در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، ساخت و ساز، و تولید ابزارهای صنعتی بسیار کاربرد دارد. در این مقاله به بررسی روش‌های مختلف سختی سنجی فلزات، اصول علمی این روش‌ها، و کاربردهای آن‌ها در صنعت خواهیم پرداخت.

سختی سنجی چیست

سختی به عنوان مقاومت یک ماده در برابر نفوذ یا خراش تعریف می‌شود. روش‌های سختی سنجی عمدتاً به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: سختی سنجی استاتیک و سختی سنجی دینامیک. در سختی سنجی استاتیک، نیرویی ثابت به یک جسم سخت (مانند یک سوزن یا کره) اعمال می‌شود و میزان نفوذ آن در ماده اندازه‌گیری می‌شود. در سختی سنجی دینامیک، برخورد یک جسم سخت با سرعت بالا به ماده و بررسی تغییرات ایجاد شده صورت می‌گیرد.

روش‌های سختی سنجی

1. روش برینل (Brinell)

روش برینل یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین روش‌های سختی سنجی است. در این روش، یک گلوله فولادی با قطر مشخص تحت نیروی معینی به سطح فلز فشرده می‌شود و پس از مدتی نیروی اعمالی برداشته می‌شود. قطر فرورفتگی ایجاد شده اندازه‌گیری و بر اساس آن سختی برینل (HB) محاسبه می‌شود.

معایب و مزایا:

• مزایا: روش ساده و قابل اجرا برای مواد نرم و نیمه‌سخت.
• معایب: دقت پایین برای مواد بسیار سخت و نیاز به سطح بزرگ برای آزمون.

2. روش ویکرز (Vickers)

در این روش، یک هرم الماسی با زاویه مشخص تحت نیروی معینی به سطح فلز فشرده می‌شود و سپس ابعاد فرورفتگی ایجاد شده اندازه‌گیری می‌شود. سختی ویکرز (HV) بر اساس نیروی اعمالی و مساحت فرورفتگی محاسبه می‌شود.

معایب و مزایا:

• مزایا: دقت بالا و قابل اجرا برای انواع مواد.
• معایب: نیاز به تجهیزات دقیق و حساس.

3. روش راکول (Rockwell)

در روش راکول، یک مخروط الماسی یا گلوله فولادی تحت نیروی مشخص به سطح فلز نفوذ می‌کند و عمق فرورفتگی اندازه‌گیری می‌شود. سختی راکول (HR) به صورت مستقیم از دستگاه خوانده می‌شود.

معایب و مزایا:

• مزایا: سرعت بالا و عدم نیاز به محاسبات پیچیده.
• معایب: وابستگی نتایج به شرایط سطح و نوع نفوذ کننده.

4. روش کنوپ (Knoop)

این روش مشابه روش ویکرز است ولی از یک هرم الماسی با شکل هندسی متفاوت استفاده می‌شود که برای سنجش سختی لایه‌های نازک و مواد شکننده مناسب است.

معایب و مزایا:

• مزایا: مناسب برای سنجش مواد نازک و شکننده.
• معایب: نیاز به تجهیزات دقیق و تخصصی.

جهت اطلاع از قیمت ورق اکسین کلیک نمایید.

 

کاربردهای سختی سنجی

سختی سنجی در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. به عنوان مثال، در صنعت خودروسازی، سختی سنجی برای کنترل کیفیت قطعات مختلف از جمله بدنه و موتور استفاده می‌شود. در صنعت هوافضا، سختی سنجی برای بررسی خواص مکانیکی قطعات سبک و مقاوم استفاده می‌شود. در تولید ابزارهای صنعتی، سختی سنجی برای انتخاب مواد مناسب و کنترل کیفیت ابزارها اهمیت دارد.

کاربرد در کنترل کیفیت

یکی از مهمترین کاربردهای سختی سنجی در کنترل کیفیت محصولات است. با استفاده از روش‌های سختی سنجی، می‌توان یکنواختی و کیفیت مواد را در مراحل مختلف تولید بررسی و تضمین کرد.

کاربرد در تحقیق و توسعه

در زمینه تحقیق و توسعه، سختی سنجی به عنوان یکی از روش‌های اصلی برای مطالعه خواص مکانیکی مواد جدید و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

عوامل مؤثر بر نتایج سختی سنجی

نتایج سختی سنجی می‌تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار گیرد. برخی از این عوامل عبارتند از:

شرایط سطح

شرایط سطحی نمونه از جمله زبری و خراش‌ها می‌تواند بر نتایج سختی سنجی تأثیر بگذارد. برای دستیابی به نتایج دقیق، سطح نمونه باید تمیز و صاف باشد.

نوع نفوذ کننده

نوع و جنس نفوذ کننده (سوزن، گلوله، هرم) می‌تواند بر نتایج آزمون تأثیرگذار باشد. به عنوان مثال، نفوذ کننده‌های الماسی برای مواد بسیار سخت و نفوذ کننده‌های فولادی برای مواد نرم‌تر استفاده می‌شوند.

نیروی اعمالی

نیروی اعمالی باید دقیقاً کنترل شود. تغییر در نیروی اعمالی می‌تواند نتایج آزمون را تغییر دهد. بنابراین، استفاده از دستگاه‌های دقیق و کالیبره شده ضروری است.

زمان اعمال نیرو

زمان اعمال نیرو نیز می‌تواند بر نتایج سختی سنجی تأثیرگذار باشد. زمان کوتاه یا بلند اعمال نیرو می‌تواند منجر به نتایج نادرست شود.

انواع آزمون سختی سنجی

سختی فرو روندگی: رایج ترین آزمایش سختی سنجی عبارت است ازحرکت یک جسم نفوذ کننده و یا فرو رونده به داخل جسم مورد آزمایش و ثبت نیروی لازم برای این کار و یا اندازه گیری مقدار فرورفتگی که این آزمایش، آزمایش سختی فرو روندگی نامیده می شود.

سختی واجهشی: چنانچه جرم معینی از یک ارتفاع مشخص برروی سطح قطعه مورد آزمایش انداخته شود و مقدار واجهش آن جرم اندازه گرفته شود،به این آزمایش آزمون سختی واجهشی گفته می شود.

سختی سایشی: ساده ترین نوع سختی سنجی، خراشیدن سطح نمونه به وسیله یک سوهان می باشد.مقدار خراش های ایجاد شده از نظر کمی و کیفی نشان دهنده میزان سختی نسبی جسم خواهد بود.

تراش پذیری: مقدار ساییدگی سطح جسم تحت شرایط تعیین شده، به عنوان سختی سایشی و مقاومت در مقابل سایش نامیده می شود و بالاخره سختی تراشکاری یک جسم با میزان تراش پذیری آن نشان داده می شود.

تست کشش: برای اطمینان از تحمل بار ورق از جمله ورق روغنی ، ورق گالوانیزه ، ورق سیاه  و حتی ورق استیل یکی از معتبرترین تست هاست که بر روی آنها انجام می شود تست کشش می باشد.

جهت اطلاع از قیمت ورق آهن ۱۰ میل کلیک نمایید.

 

نتیجه

سختی سنجی یکی از مهمترین روش‌های بررسی خواص مکانیکی فلزات است که به وسیله آن می‌توان میزان مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکل موضعی و نفوذ را تعیین کرد. روش‌های مختلف سختی سنجی از جمله برینل، ویکرز، راکول و کنوپ هر یک دارای مزایا و معایب خاص خود هستند و بسته به نوع ماده و کاربرد مورد نظر انتخاب می‌شوند. در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا و تولید ابزارهای صنعتی، سختی سنجی به عنوان یکی از ابزارهای اصلی کنترل کیفیت و تحقیق و توسعه مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به اهمیت نتایج دقیق در این آزمون‌ها، رعایت شرایط صحیح انجام آزمون و استفاده از تجهیزات دقیق و کالیبره شده ضروری است. می توان با استفاده از سختی سنجی فلزات به ماهیت سختی آنها پی برد که این عمل به تولید کنندگان اجازه می دهد تا اطلاعات قابل توجهی در مورد میزان سختی که فلزات دارند و مقداری که مطابق با استاندارد می توانند تحمل کنند کسب نمایند.