Materialın sərtliyini təyin etmək üçün isveçli mühəndis Brinellin ixtirası ən çox istifadə olunur - səth xüsusiyyətlərini ölçən və polimer metalların əlavə xüsusiyyətlərini verən üsul.
Materialın qiymətləndirilməsi
Bu kəşf sayəsində plastiklərin ən effektiv istifadəsi indi qiymətləndirilir. Çox sərt olmayan plastiklər sızdırmazlıq, sızdırmazlıq və yastıqlama materialı kimi istifadə olunmaq üçün elastiklik və yumşaqlıq üçün sınaqdan keçirilir. Brinell-in inkişafı mühüm tətbiqlərdə - dişli çarxlarda və təkərlərdə, ağır yük altında olan podşipniklərdə, yivli fitinqlərdə və s.-də xidmət edəcək materialın möhkəmliyini və sərtliyini təyin etmək üçün bir üsuldur.
Bu üsul gücün ən dəqiq qiymətləndirilməsini verir. P1B ilə işarələnən parametrin dəyərini çox qiymətləndirmək çətindir. Bu məqsədlə ən çox istifadə edilən Brinell-in inkişafı, beş millimetrlik bir polad topun materiala basdırıldığı bir üsuldur. Topun girintisinin dərinliyinə görə GOST müəyyən edilir.
Tarix
1900-cü ildə İsveçli mühəndis Yohan Avqust Brinell dünyaya təklif etdiyi metodumaterialşünaslıq, məşhurlaşdı. O, təkcə ixtiraçının adını daşımadı, həm də ən çox istifadə edilən, standartlaşdırılan oldu.
Sərtlik nədir? Bu, yerli təmas təsirindən plastik deformasiyaya məruz qalmayan materialın xüsusi xüsusiyyətidir ki, bu da əksər hallarda materiala indeksləşdiricinin (daha sərt cisim) daxil edilməsi ilə nəticələnir.
Bərpa edilmiş və bərpa olunmayan sərtlik
Brinell metodu yükün böyüklüyünün çap həcminə, proyeksiya sahəsinə və ya səth sahəsinə nisbəti ilə müəyyən edilən bərpa edilmiş sərtliyi ölçməyə kömək edir. Beləliklə, sərtlik həcmli, proyeksiyalı və səthi ola bilər. Sonuncu nisbətlə müəyyən edilir: yükün iz sahəsinə. Kütləvi sərtlik yükün həcminə nisbəti ilə ölçülür, proyeksiya sərtliyi isə izin qalan proyeksiya sahəsinə olan yükdür.
Brinell üsulu ilə bərpa olunmamış sərtlik eyni parametrlərlə müəyyən edilir, yalnız müqavimət qüvvəsi əsas ölçülmüş dəyərə çevrilir, onun səth sahəsinə, həcminə və ya proyeksiyasına nisbəti materiala daxil edilmiş indekslə göstərilir. Həcm, proyeksiya və səth sərtliyi eyni şəkildə hesablanır: müqavimət qüvvəsinin ya indeksin daxil edilmiş hissəsinin səth sahəsinə, ya da onun proyeksiya sahəsinə və ya həcmə nisbəti ilə.
Sərtliyin təyini
Daha sərt materiala məruz qaldıqda plastik və elastik deformasiyaya qarşı durma qabiliyyətiİndeks sərtliyin təyinidir, yəni əslində bu materialın girinti sınağıdır. Brinell sərtlik metodu induktorun materiala nə qədər dərindən nüfuz etməsinin ölçülməsidir. Müəyyən bir materialın sərtliyinin dəqiq dəyərini bilmək üçün nüfuz dərinliyini ölçmək lazımdır. Bunun üçün Brinell və Rockwell metodu var, Vickers metodu daha az istifadə olunur.
Əgər Rokvell metodu bilavasitə topun materiala nüfuz etmə dərinliyini müəyyən edirsə, onda Vikers və Brinell izi onun səthinin sahəsi ilə ölçürlər. Belə çıxır ki, materialda indeks nə qədər dərin olarsa, çap sahəsi də bir o qədər böyük olar. Tamamilə hər hansı bir materialın sərtliyi yoxlanıla bilər: minerallar, metallar, plastiklər və s., lakin onların hər birinin sərtliyi öz üsulu ilə müəyyən edilir.
Bir yol necə tapmaq olar
Brinell sərtlik metodu qeyri-homogen materiallar, çox sərt olmayan ərintilər üçün çox yaxşıdır. Yalnız materialın növü ölçmə üsulunu deyil, həm də müəyyən edilməli olan parametrlərin özlərini müəyyənləşdirir. Ərintilərin sərtliyi orta hesabla ölçülür, çünki onlarda müxtəlif xüsusiyyətlərə malik materiallar birlikdə mövcuddur. Məsələn, çuqun. Çox heterojen bir quruluşa malikdir, sementit, qrafit, perlit, ferrit var və buna görə də çuqun ölçülən sərtliyi bütün komponentlərin sərtliyindən ibarət orta qiymətdir.
Metalların sərtliyinin Brinell üsulu ilə ölçülməsi böyük bir indeksləşdiricidən istifadə etməklə aparılır ki, nümunənin daha böyük sahəsinə iz götürülsün. Beləliklə, bu şərtlər altında, bir çox və müxtəlif fazalar üçün orta olan çuqun üçün bir dəyər əldə etmək də mümkündür. Bu üsul ərintilərin - çuqun, əlvan metallar, mis, alüminium və s. sərtliyini ölçərkən çox yaxşıdır. Bu üsul plastiklərin sərtlik dəyərini dəqiq göstərir.
Rockwell müqayisəsi
Sərt və super sərt metallar üçün yaxşıdır və nəticədə əldə edilən sərtlik dəyəri də orta hesablanır. Eyni polad top və ya konus bir göstərici kimi xidmət edir, lakin onlara əlavə olaraq bir almaz piramidası da istifadə olunur. Rockwell metodu ilə ölçülən materialda iz də böyük olur və müxtəlif fazalar üçün sərtlik sayı orta hesablanır.
Brinell və Rockwell metodları prinsipcə fərqlənir: birincisi, girinti qüvvəsini çap sahəsinin səthinə böldükdən sonra nəticəni əmsal kimi təqdim edir, Rokvell isə nüfuzetmə dərinliyinin miqyas vahidinə nisbətini hesablayır. dərinliyi ölçən alət. Buna görə də Rokvelin sərtliyi praktiki olaraq ölçüsüzdür və Brinell-ə görə o, aydın şəkildə hər kvadrat millimetr üçün kiloqramla ölçülür.
Vickers metodu
Nümunə çox kiçikdirsə və ya Rokvell və ya Brinell sərtliyini ölçən girinti izinin ölçüsündən kiçik bir obyekti ölçmək lazımdırsa, Vickers metodu ən populyar olan mikrosərtlik üsullarından istifadə edilməlidir.. İndeks almaz piramidadır və iz mikroskop kimi optik sistemlə yoxlanılır və ölçülür. Orta dəyər də məlum olacaq, lakin sərtlik ondan hesablanırdaha kiçik sahə.
Ölçülən obyektin miqyası çox kiçikdirsə, o zaman ayrıca taxılda, fazada, təbəqədə iz yarada bilən mikrosərtlik test cihazı istifadə olunur və girinti yükü müstəqil olaraq seçilə bilər. Metalşünaslıq bu üsullardan istifadə edərək metalların həm sərtliyini, həm də mikrosərtliyini təyin etməyə imkan verir, materialşünaslıq isə qeyri-metal materialların mikrosərtliyini və sərtliyini eyni şəkildə müəyyən edir.
Rəsmi
Sərtliyi ölçmək üçün üç diapazon var. Makro diapazonda yük 2 N-dən 30 kN-a qədər tənzimlənir. Mikroaralıq yalnız indeksləşdiricinin yükünü deyil, həm də nüfuz dərinliyini məhdudlaşdırır. Birinci dəyər 2 N-dən, ikincisi isə 0,2 μm-dən çox deyil. Nano-narıncı rəngdə yalnız indeksin daxil olma dərinliyi tənzimlənir - 0,2 µm-dən azdır. Nəticə materialın nanosertliyini verir.
Ölçü parametrləri ilk növbədə indeksə tətbiq olunan yükdən asılıdır. Bu asılılıq hətta xüsusi ad aldı - ölçü effekti, ingiliscə - girinti ölçüsü effekti. Ölçü təsirinin xarakteri indeksin forması ilə müəyyən edilə bilər. Sferik - artan yüklə sərtlik artır, buna görə də bu ölçü effekti tərsinə çevrilir. Vickers və ya Berkoviç piramidası artan yüklə sərtliyi azaldır (burada adi və ya birbaşa ölçü effekti). Rokvel üsulu üçün istifadə edilən konus-kürə yükün artırılması əvvəlcə sərtliyin artmasına gətirib çıxardığını, sonra isə sferik hissə təqdim edildikdə,azalır.
Materiallar və ölçmə üsulları
Hazırda mövcud olan ən sərt materiallar karbonun iki modifikasiyasıdır: almazdan yarı sərt olan lonsdaleit və almazdan iki dəfə sərt olan fullerit. Bu materialların praktiki tətbiqi yeni başlayır, lakin hələlik almaz ümumi olanlardan ən çətinidir. Məhz onun köməyi ilə bütün metalların sərtliyi müəyyən edilir.
Müəyyənetmə üsulları (ən məşhurları) yuxarıda sadalandı, lakin onların xüsusiyyətlərini başa düşmək və mahiyyətini başa düşmək üçün şərti olaraq dinamik, yəni zərb və statik olaraq bölünə bilən digərlərini nəzərə almaq lazımdır. artıq nəzərdən keçirilmişdir. Ölçmə üsulu başqa cür miqyas adlanır. Xatırladaq ki, ən populyar hələ də Brinell şkalasıdır, burada sərtlik izin diametri ilə ölçülür və bu, materialın səthinə sıxılmış bir polad top buraxır.
Sərtlik nömrəsinin təyini
Brinell metodu (GOST 9012-59) sərtlik nömrəsini ölçü vahidləri olmadan yazmağa imkan verir, onu HB ilə işarələyir, burada H sərtlik (sərtlik), B isə Brinellin özüdür. İzin sahəsi, məsələn, Meyer şkalası kimi bir dairənin sahəsi deyil, kürənin bir hissəsi kimi ölçülür. Rokvell metodu materiala daxil olmuş almaz kürəsinin və ya konusun dərinliyini təyin etməklə sərtliyin ölçüsüz olması ilə fərqlənir. O, HRA, HRC, HRB və ya HR təyin olunur. Hesablanmış sərtlik düsturu belə görünür: HR=100 (130) - kd. Burada d girinti dərinliyi, k isə əmsaldır.
Vickers sərtliyi ola bilərpiramidaya tətbiq olunan yüklə əlaqədar olaraq materialın səthinə basılmış tetraedral piramidanın buraxdığı iz ilə müəyyən edilir. İzin sahəsi romb deyil, piramidanın sahəsinin bir hissəsidir. Vickers vahidləri HV vahidi ilə işarələnən mm2 başına kgf kimi qəbul edilməlidir. Shore (gizinli) görə ölçmə üsulu da var, daha çox polimerlər üçün istifadə olunur və on iki ölçmə şkalasına malikdir. Sahilə uyğun Asker tərəziləri (yumşaq və elastik materiallar üçün Yapon modifikasiyası) bir çox cəhətdən əvvəlki üsula bənzəyir, yalnız ölçmə cihazının parametrləri fərqlidir və müxtəlif indekslərdən istifadə olunur. Shore görə başqa bir üsul - rebound ilə - yüksək modullu, yəni çox sərt materiallar üçün. Buradan belə nəticəyə gələ bilərik ki, materialın sərtliyini ölçən bütün üsullar iki kateqoriyaya bölünür - dinamik və statik.
Alətlər və məişət texnikası
Sərtliyi təyin edən cihazlara sərtlik yoxlayıcıları deyilir, bunlar instrumental ölçülərdir. Sınaq obyektə müxtəlif yollarla təsir edir, ona görə də üsullar dağıdıcı və ya qeyri-dağıdıcı ola bilər. Bütün bu tərəzilər arasında birbaşa əlaqə yoxdur, çünki üsulların heç biri bütövlükdə materialın əsas xüsusiyyətlərini əks etdirmir.
Bununla belə, materialların kateqoriyaları və onların ayrı-ayrı qrupları üçün tərəzi və müxtəlif üsulların birləşdirildiyi kifayət qədər təxmini cədvəllər qurulmuşdur. Bu cədvəllərin yaradılması bir sıra təcrübə və sınaqlardan sonra mümkün olmuşdur. Bununla belə, nəzəriyyələrhesablama üsullarından birinin bir üsuldan digərinə keçməsinə icazə verən hələ mövcud deyil. Sərtliyin təyin olunduğu xüsusi üsul adətən mövcud avadanlıq, ölçmə tapşırıqları, ölçmə şərtləri və təbii ki, materialın özünün xüsusiyyətləri əsasında seçilir.
