تستخدم اختبارات الصلابة للتحقق من صلابة المادة. يتم إجراء اختبار الصلابة بمساعدة آلة تسمى جهاز اختبار الصلابة. تتوفر أنواع عديدة من أجهزة اختبار الصلابة. يتم ذلك عن طريق اختراق المادة التي يتم اختبارها باستخدام مادة أصعب من مادة أخذ العينات. تساعد اختبارات الصلابة في تحديد مقاومة المادة للتشوهات. اختبارات صلابة برينل وروكويل هي أكثر اختبارات الصلابة المستخدمة شيوعًا.
برينل مقابل روكويل صلابة
الفرق بين صلابة برينل وروكويل هو أن صلابة برينل تستخدم نوعًا واحدًا فقط من المسافات البادئة ، لكن صلابة روكويل تستخدم نوعين من المسافات البادئة. تختلف مدة المسافة البادئة أيضًا في صلابة برينل فهي 30-60 ثانية بينما في صلابة روكويل ، فهي تتراوح من 10 إلى 15 ثانية. صلابة روكويل أسهل نسبيًا من صلابة برينل.
صلابة برينل هي أحد المقاييس التي يتم من خلالها قياس مستوى صلابة المادة. الأداة المستخدمة في هذا الاختبار تسمى برينل إندينتر. يستخدم هذا المقياس لعمل مسافات بادئة على العينة ثم يتم تحويل المسافة البادئة المقاسة إلى قيمة باستخدام مقياس صلابة برينل.
صلابة روكويل هي أيضًا مقياس لقياس صلابة المواد تمامًا مثل صلابة برينل. كما أن لديها إندينتر روكويل محدد. هذا indenter له حجم محدد ويتم تطبيق مقدار معين من القوة على العينة لتشكيل مسافة بادئة. ثم يتم تحويل القياسات إلى قيم صلابة روكويل.
جدول المقارنة بين صلابة برينل وروكويل
| معلمات المقارنة | صلابة برينل | صلابة روكويل |
| دقة | أقل من دقيقة | دقيق جدا |
| إندينتر | كرة فولاذية كروية | مخروط الماس وكرة الصلب الكروية |
| حجم إندينتر | 10 ملم | <4 مم |
| مدة | 30-60 ثانية | 10-15 ثانية |
| حساسية | حساس للعيوب الصغيرة على سطح العينة | ليست حساسة جدا للعيوب |
| عائق | لا يمكن قياس العينات الصعبة جدًا | قد يتعرض مخروط إندينتر للكسر |
ما هي صلابة برينل؟
آلة صلابة برينل لها إندينتر بقطر 10 ملم. يجب أن يكون إندينتر كرة فولاذية صلبة أو كرة كرباميد. يمكن استخدام هذه الكرة الكروية لممارسة حمل يبلغ حوالي 3000 كجم في حالة وجود مادة صلبة.
ومع ذلك ، يمكن تقليل هذا الحمل عندما تكون المادة المختبرة أكثر ليونة لتجنب المسافة البادئة الإضافية. عادة ما تستخدم صلابة برينل لتحديد صلابة المواد ذات الهياكل غير المتجانسة. يجب تحضير سطح العينة قبل المسافة البادئة. يجب أن تكون مسطحة ومثالية. أي عيوب يمكن أن تؤدي إلى الخطأ.
اختبار صلابة برينل سهل الحمل ومحمول. يتم قياس قطر الشق الذي يتم إجراؤه باستخدام جهاز الاختبار بمساعدة مجهر بسيط منخفض الطاقة. يتم الحصول على قيمة صلابة برينل بقسمة الحمل المطبق على مساحة السطح للمسافة البادئة. يجب ألا يكون هناك اهتزاز أثناء القياس لأنه يمكن أن يؤثر على القيمة ويؤدي إلى الخطأ.
يمكن تطبيق اختبار صلابة برينل لجميع أنواع المواد. الحمل المطبق مرتفع مقارنة بأجهزة اختبار الصلابة الأخرى. يمكن تعديل حجم indenter والحمل وفقًا لذلك. نظرًا لأن مختبري برينل يستخدمون مسافة بادئة كروية تمارس الضغط بشكل متساوٍ ، فليس هناك سوى فرصة ضئيلة لحدوث الخطأ.
ما هي صلابة روكويل؟
طريقة صلابة روكويل هي الطريقة العالمية لاختبار الصلابة. لا تحتوي هذه الطريقة على معدات بصرية مثل المجهر لقياس المسافة البادئة. هناك نوعان من المسافات البادئة المستخدمة في هذه الطريقة. أحدهما عبارة عن مخروط من الماس والآخر عبارة عن كرة فولاذية. يتم استخدام المخروط الماسي في عينات صلبة جدًا والتي يجب أن تكون أعلى من 785 نيوتن / مم² من الصلابة.
يتم استخدام الكرة الفولاذية في عينات أخرى أكثر ليونة. يجب أن يزداد قطر الكرة ويجب أن ينخفض الحمل مع انخفاض صلابة المادة. يتم اختبار المواد البلاستيكية باستخدام مسافات بادئة كروية بأقطار أكبر. تتجاهل هذه الطريقة الأخطاء لأنها ليست حساسة جدًا للعيوب الموجودة في العينة. يمكن أيضًا قياس العينات الكروية أو الأسطوانية أو المخروطية الشكل. يستغرق وقتًا أقل ويتم إنشاء القيمة تلقائيًا.
لديها قدرة تحميل اختبار منخفضة. عادةً ما يتم اختبار سبائك الألومنيوم والفولاذ اللين والنحاس باستخدام هذه الطريقة. ومع ذلك ، بالنسبة لمواد الصلب غير المعالجة بالإضافة إلى هذه الطريقة ، يجب أيضًا استخدام طريقة برينل.
هناك ثلاثة أنواع من طرق صلابة روكويل. هم Rockwell C و Rockwell 15N و Rockwell B. تستخدم طريقة Rockwell C الماس indenter. يتم استخدامه لاختبار صلابة الصواميل ، البراغي ، أبازيم حزام الأمان ، إلخ. يستخدم Rockwell B أداة إندية فولاذية كروية. تمارس طريقة Rockwell 15N ضغطًا منخفضًا على العينة.
الاختلافات الرئيسية بين صلابة برينل وروكويل
استنتاج
اختبارات الصلابة مفيدة جدًا في تحديد صلابة المادة. فقط من خلال معرفة صلابة المادة ، يمكن تحويلها إلى أشياء مختلفة. يجب اختيار اختبارات الصلابة اعتمادًا على المادة المراد اختبارها. يمكن استخدام طرق Rockwell و Brinell وفقًا لذلك لقياس صلابة المواد مع مراعاة العديد من خصائص العينة.
هذه الاختبارات مفيدة جدًا في هندسة الأجزاء المعدنية وإنتاج المواد البلاستيكية. ومع ذلك ، فإن لهذه الطرق أيضًا العديد من العيوب مثل الأخطاء الناتجة عن أسطح العينة المسطحة بشكل غير صحيح ، والاهتزازات ، وما إلى ذلك. يمكن تحديد ليونة المواد ومقاومة التآكل بمساعدة اختبارات الصلابة. نظرًا لأن مقاومة الاحتكاك والتآكل والماء ستكون أعلى للمواد الصلبة. تساعد خاصية الصلابة هذه في تحديد ما إذا كانت المادة المعينة مناسبة للعمل المطلوب أم لا.
