Δοκιμή σκληρότητας Brinell — ISO 6506 / ASTM E10

Τι είναι η Brinell;

Η δοκιμή σκληρότητας Brinell είναι μια μέθοδος κατά την οποία η σκληρότητα προσδιορίζεται πιέζοντας μια σκληρή μεταλλική σφαίρα συγκεκριμένης διαμέτρου στην επιφάνεια του δείγματος υπό καθορισμένο φορτίο και μετρώντας τη διάμετρο της προκύπτουσας εσοχής. Το αποτέλεσμα εκφράζεται σε HBW.

Σκοπός της Brinell

Ο σκοπός είναι η επαλήθευση της κατάστασης θερμικής επεξεργασίας, ο έλεγχος της συνοχής από παρτίδα σε παρτίδα και η αξιολόγηση της συμμόρφωσης με τις προδιαγραφές μετρώντας την επιφανειακή σκληρότητα του υλικού.

Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Brinell;

Χύτευση και σφυρηλάτηση
Ημικατεργασμένα προϊόντα από χάλυβα παχιάς διατομής
Μη σιδηρούχα μέταλλα
Θερμικά επεξεργασμένα μέρη

Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Brinell;

ΜέταλλοΧάλυβαςΜηχανήματαΒιομηχανικός ΕξοπλισμόςΠλαστικά είδη

Πρότυπα σχετικά με τη Brinell

ISO 6506-1
ASTM E10

Συνθήκες της Brinell

εσοχή: Σκληρή μεταλλική μπάλα. συνήθως 10 mm, 5 mm, 2,5 mm διάμετρος
Φορτίο: Επιλέγεται σύμφωνα με την ομάδα υλικού. συνήθως 3000 kgf (29,42 kN) για χάλυβα
Χρόνος παραμονής φορτίου: Γενικά 10–15 δευτ
Επιφάνεια: Αρκετά λεία ώστε να μην εμποδίζει τη μέτρηση των εσοχών, χωρίς γρέζια

Εξοπλισμός για τη Brinell

Μηχανή δοκιμής σκληρότητας Brinell
Μικροσκόπιο εσοχής-μέτρησης ή οπτικό σύστημα
Μπλοκ σκληρότητας αναφοράς

Απαιτήσεις δείγματος για τη Brinell

Το πάχος πρέπει να είναι τουλάχιστον οκτώ φορές το βάθος της εσοχής
Η επιφάνεια πρέπει να είναι καθαρή, επίπεδη και χωρίς άλατα οξειδίων
Οι εσοχές πρέπει να βρίσκονται στην απόσταση από την άκρη και η μία από την άλλη που καθορίζεται στο πρότυπο
Γενικά λαμβάνονται τουλάχιστον τρεις μετρήσεις

Διάρκεια της Brinell

Η μέτρηση ανά δείγμα διαρκεί λίγα λεπτά. η διάρκεια παρατείνεται εάν απαιτείται προετοιμασία της επιφάνειας.

Διαδικασία της Brinell

1Το μηχάνημα επαληθεύεται με μπλοκ αναφοράς.
2Επιλέγεται η διάμετρος και το φορτίο της μπάλας που είναι κατάλληλα για την ομάδα υλικού.
3Το δείγμα υποστηρίζεται σταθερά.
4Το φορτίο εφαρμόζεται για την καθορισμένη διάρκεια και αφαιρείται.
5Η διάμετρος της εσοχής μετράται σε δύο κάθετες κατευθύνσεις και υπολογίζεται κατά μέσο όρο.
6Η τιμή σκληρότητας υπολογίζεται και αναφέρεται μαζί με τις πληροφορίες φορτίου/σφαίρας.

Κριτήρια αποδοχής της Brinell

Το εύρος αποδοχής δίνεται στο πρότυπο προϊόντος ή υλικού. Το αποτέλεσμα Brinell αναφέρεται πάντα μαζί με το εφαρμοζόμενο φορτίο και τη διάμετρο της μπάλας (π.χ. 200 HBW 10/3000).

Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων

Αξιολογείται ο μέσος όρος και η διασπορά των μετρήσεων. Οι εσοχές πολύ κοντά στην άκρη της επιφάνειας ή μεταξύ τους δεν είναι έγκυρες. εάν η εσοχή παραμορφωθεί, η μέτρηση επαναλαμβάνεται.

Έκθεση της Brinell

Εφαρμόστηκε πρότυπο
Διάμετρος μπάλας και φορτίο
Αριθμός μετρήσεων και μεμονωμένες τιμές
Μέση σκληρότητα και μορφή σημειογραφίας

Διαπίστευση

Η EUROLAB κατέχει διεθνώς αναγνωρισμένη διαπίστευση που λαμβάνεται από φορείς διαπίστευσης που συμμετείχαν στις συμφωνίες πολυμερούς αναγνώρισης IAF και ILAC, σύμφωνα με το ISO/IEC 17025 για εργαστηριακές δοκιμές, το ISO/IEC 17020 για την επιθεώρηση και την επιτήρηση και το ISO/IEC 17021-1 και το σύστημα πιστοποίησης προϊόντων ISO/IEC. Αυτή η αλυσίδα διασφαλίζει ότι οι εκθέσεις και τα πιστοποιητικά που εκδίδονται γίνονται αποδεκτά παγκοσμίως.

Το εάν αυτή η δοκιμή μπορεί να προσφερθεί εντός αναγνωρισμένου πεδίου εξαρτάται από το προϊόν σας και το πρότυπο που εφαρμόζεται. Δεδομένου ότι η διαπίστευση βασίζεται στη μέθοδο, το πεδίο εφαρμογής επιβεβαιώνεται γραπτώς στο στάδιο της προσφοράς.

Πεδίο εφαρμογής και εξουσιοδοτήσεις

Σχετικοί Κανονισμοί

Πρότυπα υλικών προϊόντων
Προδιαγραφές θερμικής επεξεργασίας

Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;

Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Brinell· οι συνθήκες και τα κριτήρια αποδοχής αυτής της συγκεκριμένης δοκιμής δίνονται στις παραπάνω ενότητες. Το πεδίο εφαρμογής που αφορά το προϊόν σας επιβεβαιώνεται εγγράφως στο στάδιο της προσφοράς.

Οι μηχανικές δοκιμές μετρούν πώς συμπεριφέρεται ένα υλικό ή εξάρτημα υπό δύναμη. Η οικογένεια εκτείνεται από στατική φόρτιση (εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη) έως εξαρτώμενη από τον χρόνο συμπεριφορά (κόπωση, ερπυσμός), και από σκληρότητα και φθορά έως δυσθραυστότητα.

Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των δοκιμών είναι ότι το αποτέλεσμα αναφέρεται ως ιδιότητα υλικού. Το όριο διαρροής ή η σκληρότητα δεν είναι απόφαση συμμόρφωσης· είναι αριθμητικά δεδομένα με τα οποία θα συγκριθεί ο σχεδιασμός και το πρότυπο προϊόντος. Οι εκθέσεις μηχανικών δοκιμών επομένως συνήθως αποτελούν είσοδο για μηχανική απόφαση παρά για έγκριση προϊόντος — επιλογή υλικού, συντελεστής ασφαλείας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής.

Η διάκριση μεταξύ στατικής και δυναμικής συμπεριφοράς είναι το κλειδί για την κατανόηση του τομέα. Ένα εξάρτημα μπορεί να φαίνεται εντελώς αφόρτιστο υπό στατικό φορτίο αλλά να σπάει υπό επαναλαμβανόμενη φόρτιση· η θραύση κόπωσης συμβαίνει σε τάσεις πολύ κάτω από το όριο διαρροής και δεν δίνει προειδοποίηση. Για περιστρεφόμενα, δονούμενα ή κυκλικά φορτιζόμενα εξαρτήματα, μια δοκιμή εφελκυσμού μόνη της δεν αποτελεί επομένως επαρκές αποδεικτικό στοιχείο.

Οι συνθήκες δοκιμής καθορίζουν το αποτέλεσμα, και αυτό είναι κρίσιμο για την αναγνωσιμότητα της έκθεσης: γεωμετρία δοκιμίου, ρυθμός φόρτισης, θερμοκρασία, ρύθμιση συνθηκών και διάταξη σύσφιξης. Το ίδιο υλικό δίνει διαφορετικές τιμές υπό διαφορετικές συνθήκες. Στα πλαστικά η επίδραση ρυθμού είναι πολύ έντονη, στα μέταλλα η επίδραση θερμοκρασίας· στα σύνθετα ο προσανατολισμός του δοκιμίου αλλάζει εντελώς το αποτέλεσμα.

Η σκληρότητα είναι η πιο κακώς χρησιμοποιούμενη μέτρηση στον τομέα. Επειδή είναι γρήγορη, σχεδόν μη καταστροφική και φθηνή, χρησιμοποιείται συχνά αντί της αντοχής. Υπάρχουν πίνακες μετατροπής σκληρότητας σε αντοχή, αλλά είναι κατά προσέγγιση και εξαρτώνται από την ομάδα υλικού· η χρήση τους ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού είναι λανθασμένη.

Η πλευρά της μηχανικής θραύσης απαιτεί ειδική επάρκεια. Οι μετρήσεις δυσθραυστότητας και ρυθμού ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό πόσο θα αντέξει μια ρηγματωμένη κατασκευή· αποτελούν τη βάση του σχεδιασμού ανοχής βλάβης σε τομείς όπως εξοπλισμός υπό πίεση, αεροπορικές κατασκευές και αγωγοί.

Ομάδες μεθόδων σε αυτόν τον τομέα

Στατικές δοκιμές
Εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη, διάτμηση και στρέψη. Λαμβάνονται όριο διαρροής και αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση και μέτρο ελαστικότητας.
Δοκιμές κρούσης
Κρούση εντομής Charpy και Izod· η συμπεριφορά μετάβασης εύθραυστου-όλκιμου του υλικού καθορίζεται συναρτήσει της θερμοκρασίας.
Σκληρότητα
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore και μικροσκληρότητα. Πολύτιμη για το βάθος επεξεργασίας επιφάνειας και τοπικές διαφορές αντοχής.
Κόπωση
Αξονική κόπωση ελεγχόμενη από δύναμη και παραμόρφωση, κόπωση κάμψης· καμπύλες S-N και όριο αντοχής.
Ερπυσμός και χαλάρωση τάσης
Συμπεριφορά υπό μακροχρόνιο φορτίο σε υψηλή θερμοκρασία· καθοριστική για υλικά λεβήτων, στροβίλων και εξοπλισμού υπό πίεση.
Μηχανική θραύσης
Δυσθραυστότητα επίπεδης παραμόρφωσης, ολοκλήρωμα J, CTOD και ρυθμός ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης.
Φθορά και τριβή
Φθορά Taber και περιστρεφόμενου τυμπάνου, μετρήσεις συντελεστή τριβής.

Συχνές συγχύσεις σε αυτόν τον τομέα

Ο υπολογισμός αντοχής από σκληρότητα είναι κατά προσέγγιση· δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού.
Η επαρκής στατική αντοχή δεν αποδεικνύει την αντοχή σε κόπωση· ένα κυκλικά φορτιζόμενο εξάρτημα απαιτεί ξεχωριστή δοκιμή.
Αν δεν αναφέρονται ο ρυθμός δοκιμής και η θερμοκρασία, το αποτέλεσμα δεν είναι συγκρίσιμο — ιδίως σε πολυμερή και σύνθετα υλικά.
Ένα δοκίμιο δοκιμής και το πραγματικό εξάρτημα ενδέχεται να μην δίνουν την ίδια τιμή· ο προσανατολισμός καλουπιού, οι γραμμές συγκόλλησης και οι διαφορές επιφανειακής επεξεργασίας έχουν όλες επίδραση.
Μια τιμή αντοχής που δίνεται για ένα σύνθετο υλικό χωρίς αναφορά στον προσανατολισμό του δοκιμίου είναι χωρίς νόημα.
Τα αντίστοιχα ASTM και ISO μετρούν το ίδιο μέγεθος αλλά χρησιμοποιούν διαφορετική γεωμετρία δοκιμίου· τα αποτελέσματα δεν θεωρούνται άμεσα ισοδύναμα.

Ποιες αποφάσεις υποστηρίζουν αυτά τα αποτελέσματα

Επαλήθευση σχεδιασμού και επιλογή υλικού
Έλεγχος εισερχόμενου υλικού και έγκριση προμηθευτή
Πλήρωση των μηχανικών απαιτήσεων του προτύπου προϊόντος
Ανάλυση αστοχίας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής και υπολογισμός ανοχής βλάβης
Επαλήθευση διεργασιών θερμικής και επιφανειακής κατεργασίας

Σχετικά τεστ

Συχνές ερωτήσεις για τη Brinell

Πώς γίνεται η επιλογή μεταξύ Brinell, Rockwell και Vickers;

Επειδή αφήνει μεγάλη εσοχή, το Brinell προτιμάται για υλικά παχιάς διατομής και ετερογενή. Το Rockwell είναι γρήγορο και κατάλληλο για έλεγχο παραγωγής σειρών. Επειδή το Vickers αφήνει μια μικρή εσοχή, χρησιμοποιείται για λεπτές τομές, επιστρώσεις και μετρήσεις μικροδομής. Οι πίνακες μετατροπών είναι κατά προσέγγιση. θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί η ίδια μέθοδος για ακριβή σύγκριση.

Γιατί το αποτέλεσμα γράφεται μαζί με το φορτίο και τη μπάλα;

Η τιμή Brinell εξαρτάται από το εφαρμοζόμενο φορτίο και τη διάμετρο της μπάλας. Εφόσον διαφορετικοί συνδυασμοί φορτίου/μπάλας μπορούν να δώσουν διαφορετικές τιμές, η σημείωση πρέπει να περιλαμβάνει αυτές τις πληροφορίες.