راهنمای اصول کار سختی سنج راکول

تست سختی یک روش اساسی برای ارزیابی خواص مکانیکی مواد است. در میان تکنیک های مختلف موجود، تست سختی راکول به عنوان یکی از رایج ترین روش ها در محیط های صنعتی متمایز است. محبوبیت آن ناشی از سادگی، سرعت و ماهیت مستقیم خوانش سختی آن است. برخلاف روش‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری نوری یک فرورفتگی دارند، تست راکول یک مقدار سختی فوری را بر اساس عمق نفوذ ارائه می‌کند و آن را برای کنترل کیفیت خط تولید و تأیید معمول مواد بسیار کارآمد می‌کند. درک اصل کار این ابزار ضروری برای به دست آوردن نتایج قابل اعتماد و قابل تکرار و بهینه سازی استفاده از آن در برنامه های مختلف کلیدی است.

روش اندازه گیری عمق

اصل اساسی آزمون سختی راکول، اندازه گیری عمق فرورفتگی دائمی است. این آزمایش سختی یک ماده را با محاسبه افزایش خالص در عمق فرورفتگی پس از اعمال بار اصلی و سپس برداشتن آن در حالی که یک بار جزئی در جای خود باقی می‌ماند، تعیین می‌کند.

یکی از ویژگی های منحصر به فرد روش راکول، فرآیند بارگذاری دو مرحله ای آن است که به طور موثر تأثیر بی نظمی های سطحی را به حداقل می رساند و اطمینان می دهد که اندازه گیری منعکس کننده سختی توده واقعی مواد است. مقدار سختی از تفاوت در عمق نفوذ بین مراحل بارگذاری فرعی و اصلی به دست می آید. سپس این اختلاف عمق به یک عدد سختی در مقیاس از پیش تعریف شده تبدیل می شود. از آنجایی که این روش به جای ناحیه فرورفتگی به اندازه‌گیری عمق متکی است، نتایج تقریباً فوراً به دست می‌آیند و به شهرت آزمایش برای سرعت و کارایی کمک می‌کنند.

فرآیند بارگیری دو مرحله‌ای{{0}

دقت و قابلیت اطمینان تست راکول عمدتاً به توالی بارگذاری دو مرحله ای آن نسبت داده می شود:

بار جزئی (پیش بارگیری)

یک نیروی اولیه نسبتاً کوچک، معمولاً 10 کیلوگرم یا 3 کیلوگرم بر اساس مقیاس، به فرورفتگی اعمال می شود. این پیش بارگذاری دو هدف حیاتی را انجام می دهد: تماس محکم و ثابت بین دندانه و سطح ماده را تضمین می کند و با فشار دادن فرورفتگی به عمق اولیه h₀ یک صفحه مرجع پایدار (خط پایه) ایجاد می کند. سپس عمق سنج در این موقعیت صفر می شود.

بار اصلی (بار آزمایشی)

پس از بار جزئی، یک بار عمده به میزان قابل توجهی اعمال می شود که کل نیروی آزمایش را به مقدار کامل خود می رساند (معمولاً 60، 100 یا 150 کیلوگرم بر فوت، بسته به مقیاس). این بار اضافی، فرورفتگی را به عمق مواد هدایت می کند و تورفتگی دائمی را ایجاد می کند که اندازه گیری می شود. بار اصلی برای یک زمان ماندگاری از پیش تعیین شده، معمولاً بین 1 تا 15 ثانیه نگه داشته می شود تا امکان بازیابی الاستیک در مواد فراهم شود.

هنگامی که زمان ماندگاری کامل شد، بار اصلی برداشته می شود، اما بار جزئی حفظ می شود. سپس سیستم اندازه گیری عمق، عمق نفوذ نهایی (h) را ثبت می کند. عدد سختی راکول بر اساس افزایش خالص در عمق (h - h₀) محاسبه می‌شود، با عمق خالص کوچک‌تر که نشان‌دهنده ماده سخت‌تر است.

یک تست سختی استاندارد راکول از یک روش گام به گام سیستماتیک پیروی می کند:

مرحله 1 - آماده سازی نمونه

نمونه آزمایشی باید دارای سطح تمیز، صاف و صاف و عاری از روغن، رسوب یا سایر آلاینده ها باشد. برای نتایج دقیق، حداقل ضخامت نمونه باید حداقل ده برابر عمق فرورفتگی مورد انتظار باشد تا از تأثیر سندان بر اندازه گیری جلوگیری شود.

مرحله 2 - Indenter and Scale را انتخاب کنید

بر اساس نوع ماده و محدوده سختی مورد انتظار، فرورفتگی مناسب (مخروط الماس یا توپ فولادی) و مقیاس راکول (مانند HRA، HRB، HRC) انتخاب می‌شوند.

مرحله 3 - اعمال بار جزئی

نمونه روی سندان قرار می گیرد و بار جزئی اعمال می شود. این بار اولیه، فرورفتگی را در ماده قرار می دهد و عمق مرجع را تعیین می کند.

مرحله 4 - اعمال بار عمده

سپس بار اصلی اعمال می شود و کل نیروی آزمایش را به مقدار کامل آن افزایش می دهد. بار برای مدت زمان مشخص شده نگهداری می شود.

مرحله 5 - بار اصلی را بردارید و اندازه گیری کنید

پس از زمان ماندن، بار اصلی حذف می شود در حالی که بار جزئی حفظ می شود. سیستم اندازه‌گیری عمق، افزایش خالص عمق فرورفتگی را محاسبه می‌کند، که سپس به طور خودکار به عدد سختی راکول تبدیل می‌شود و در سیستم بازخوانی نمایش داده می‌شود.

تست سختی راکول از مقیاس های متعددی استفاده می کند که هر کدام با ترکیب خاصی از نوع دندانه دار و بار اعمال شده تعریف می شوند. این تطبیق پذیری به روش اجازه می دهد تا موادی از فلزات غیرآهنی بسیار نرم{{1} تا فولادهای ابزار بسیار سخت را در خود جای دهد. انتخاب مقیاس صحیح برای به دست آوردن نتایج معتبر و قابل اعتماد بسیار مهم است.

HRC (مقیاس راکول C)

ترازو HRC از یک فرورفتگی مخروطی الماس با بار کلی 150 کیلوگرم فوت استفاده می کند. این مقیاس متداول‌ترین مقیاس برای ارزیابی سختی فولادهای سخت شده، فولادهای ابزار، فولادهای بلبرینگ و سایر مواد آهنی است که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته‌اند. مقادیر HRC معمولاً از 20 تا 70 متغیر است که اعداد بالاتر نشان دهنده سختی بیشتر است.

HRB (مقیاس راکول B)

ترازو HRB از یک فرورفتگی توپ فولادی 1/16-اینچ (1.588 میلی‌متر) تحت بار 100 کیلوگرمی استفاده می‌کند. این برای مواد نرم تر، از جمله فولادهای آنیل شده یا نرمال شده، فولادهای کم کربن-، آلیاژهای آلومینیوم، برنج و سایر فلزات غیرآهنی طراحی شده است. مقیاس HRB به ویژه در ارزیابی ورق فلز و اجزای غیر آهنی رایج است.

HRA (مقیاس راکول)

مقیاس HRA از یک فرورفتگی مخروطی الماس با بار 60 کیلوگرم استفاده می کند. برای مواد بسیار سخت، مانند کاربید تنگستن، کاربیدهای سیمانی، و سطوح فولادی نازک-که ممکن است بار سنگین‌تر به عمق بیش از حد نفوذ کند یا باعث ایجاد ترک شود، در نظر گرفته شده است.

سایر ترازوها

فراتر از رایج‌ترین مقیاس‌ها، سیستم Rockwell شامل مقیاس‌های اضافی (D تا K) است که از ترکیب‌های مختلف فرورفتگی‌ها و بارها برای رسیدگی به الزامات تست تخصصی استفاده می‌کند. به عنوان مثال، HRF از یک توپ 1/16-اینچی با بار ۶۰ کیلوگرمی برای مس خالص و سایر فلزات بسیار نرم استفاده می‌کند، در حالی که HR15N یک مقیاس سطحی است که برای لایه‌های نازک و اجزای سخت شده سطحی استفاده می‌شود.

راسختی سنج راکولبه دلیل چندین مزیت قانع کننده جایگاه خود را به عنوان یک ابزار استاندارد در ساخت و کنترل کیفیت به دست آورده است:

سرعت و کارایی

از آنجایی که روش راکول نیازی به اندازه گیری نوری اندازه فرورفتگی ندارد، نتایج در عرض چند ثانیه پس از تکمیل آزمایش در دسترس هستند. این چرخش سریع، آن را برای محیط‌های تولید{1} با حجم بالا که ممکن است نیاز به آزمایش روزانه صدها یا هزاران قطعه باشد، ایده‌آل می‌کند.

حداقل آماده سازی نمونه

برخلاف روش هایی که به سطوح بسیار صیقلی نیاز دارند، آزمایش راکول را می توان بر روی سطوح نسبتاً ناهموار یا به صورت ماشینکاری- انجام داد. این امر زمان و هزینه مربوط به آماده سازی نمونه را کاهش می دهد.

بازخوانی مستقیم

مقادیر سختی بلافاصله بر روی صفحه آنالوگ یا صفحه دیجیتال نمایش داده می شود و نیاز به محاسبات یا تبدیل در نقطه آزمایش را از بین می برد.

سازگاری مواد گسترده

با مقیاس های متعدد و گزینه های فرورفتگی، تست راکول می تواند تقریباً هر ماده فلزی، از آلومینیوم نرم تا فولاد ابزار سخت شده را در خود جای دهد.

در حالی که تست راکول مزایای بسیاری را ارائه می دهد، کاربران باید از محدودیت های آن آگاه باشند:

• این آزمایش برای مواد بسیار نازک یا پوشش های سطحی کمتر مناسب است، زیرا ممکن است فرورفتگی از طریق لایه نفوذ کند یا تحت تأثیر بستر قرار گیرد.
• دقت روش می تواند به خطر بیفتد اگر نمونه آزمایشی به درستی پشتیبانی نشود یا اگر سطح ناهموار باشد.
• برای موادی با ساختار دانه درشت یا ناهمگنی قابل توجه، روش‌های دیگری مانند برینل یا ویکرز ممکن است نتایج نشان‌دهنده‌تری ارائه دهند.

درک اصل کارسختی سنج راکولبرای به دست آوردن اندازه گیری سختی دقیق و قابل اعتماد در کاربردهای صنعتی ضروری است. فرآیند بارگذاری دو مرحله‌ای، رویکرد اندازه‌گیری مبتنی بر عمق- و گزینه‌های مقیاس چندگانه، آن را به ابزاری همه کاره و کارآمد برای ارزیابی مواد تبدیل کرده است. با انتخاب تورفتگی و مقیاس مناسب، آماده‌سازی صحیح نمونه‌ها و پیروی از روش‌های استاندارد، کاربران می‌توانند از پتانسیل کامل این روش{4}} زمان آزمایش شده استفاده کنند.

برای راهنمایی حرفه ای در مورد انتخاب راه حل تست سختی مناسب برای کاربرد خاص خود، لطفاً همین امروز با ما تماس بگیرید.