Τι είναι η Σκληρότητα Brinell;
Στη μέθοδο Brinell, μια σκληρή μεταλλική σφαίρα πιέζεται στην επιφάνεια του δείγματος με καθορισμένη δύναμη. Αφού αφαιρεθεί η δύναμη, η διάμετρος της εσοχής που προκύπτει μετράται σε δύο κατευθύνσεις και υπολογίζεται η τιμή σκληρότητας. Η εσοχή είναι σχετικά μεγάλη, καθιστώντας τη μέθοδο κατάλληλη για ετερογενή και χονδρόκοκκα υλικά.
Σκοπός της Σκληρότητα Brinell
Ο σκοπός είναι να ληφθεί μια εξαιρετικά αντιπροσωπευτική τιμή σκληρότητας για χύτευση, σφυρηλάτηση και χονδροειδή υλικά. Η μεγάλη εσοχή υπολογίζει κατά μέσο όρο τις τοπικές δομικές διαφορές στο υλικό, δίνοντας ένα πιο σταθερό αποτέλεσμα.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Σκληρότητα Brinell;
- Χύτευση και σφυρηλάτηση
- Προϊόντα χάλυβα θερμής έλασης
- Μη σιδηρούχα μέταλλα και κράματα
- Χονδρόκοκκα και ετερογενή υλικά
- Δομικά στοιχεία παχιάς διατομής
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Σκληρότητα Brinell;
Πρότυπα σχετικά με τη Σκληρότητα Brinell
- ISO 6506-1 (Δοκιμή σκληρότητας Brinell — μέθοδος δοκιμής)
- ISO 6506-2 (επαλήθευση και βαθμονόμηση μηχανών δοκιμών)
- ISO 6506-3 (βαθμονόμηση μπλοκ αναφοράς)
- ASTM E10 (Σκληρότητα Brinell μεταλλικών υλικών)
Συνθήκες της Σκληρότητα Brinell
- εσοχή
- Σκληρή μεταλλική μπάλα. επιλεγμένη διάμετρος ανά υλικό και πάχος
- Δύναμη δοκιμής
- Από την αναλογία δύναμης-διαμέτρου που εξαρτάται από τη διάμετρο της μπάλας, ανά πίνακα του προτύπου
- Ώρα παραμονής
- Ορίζεται στο πρότυπο. μπορεί να επεκταθεί ανά υλικό
- Μέτρηση
- Η διάμετρος της εσοχής μετράται σε δύο κάθετες κατευθύνσεις και υπολογίζεται κατά μέσο όρο
Εξοπλισμός για τη Σκληρότητα Brinell
- Μηχανή δοκιμής σκληρότητας Brinell
- Σκληρές μεταλλικές εσοχές σφαιρών
- Μικροσκόπιο μέτρησης εσοχής ή σύστημα αυτόματης ανάλυσης εικόνας
- Μπλοκ αναφοράς σκληρότητας
- Εξοπλισμός προετοιμασίας επιφάνειας δείγματος
Απαιτήσεις δείγματος για τη Σκληρότητα Brinell
- Η επιφάνεια πρέπει να είναι λεία και αρκετά καθαρή ώστε να επιτρέπει τη μέτρηση της εσοχής.
- Το πάχος του δείγματος πρέπει να είναι επαρκές ώστε η εσοχή να μην προκαλεί καμία επίδραση στην πίσω όψη.
- Τα σημεία μέτρησης πρέπει να απέχουν μεταξύ τους από την άκρη και μεταξύ τους με βάση τις αποστάσεις που ορίζονται στο πρότυπο.
- Το δείγμα πρέπει να υποστηρίζεται έτσι ώστε να μην κινείται κατά τη διάρκεια της δοκιμής.
- Η προετοιμασία της επιφάνειας δεν πρέπει να θερμαίνει το υλικό και να αλλοιώνει τη δομή του.
Διάρκεια της Σκληρότητα Brinell
Μια μόνο μέτρηση διαρκεί λίγα λεπτά. Η συνολική διάρκεια εξαρτάται από τον αριθμό των σημείων μέτρησης και την προετοιμασία της επιφάνειας.
Διαδικασία της Σκληρότητα Brinell
- 1Η επιφάνεια του δείγματος προετοιμάζεται και καθαρίζεται.
- 2Η διάμετρος της σφαίρας και η δύναμη δοκιμής επιλέγονται από τον πίνακα του προτύπου.
- 3Το μηχάνημα επαληθεύεται με μπλοκ αναφοράς.
- 4Η δύναμη εφαρμόζεται ομαλά και διατηρείται για τον καθορισμένο χρόνο.
- 5Η δύναμη αφαιρείται και η διάμετρος της εσοχής μετράται σε δύο κατευθύνσεις.
- 6Η τιμή σκληρότητας υπολογίζεται ή διαβάζεται από το μηχάνημα.
- 7Η μέτρηση επαναλαμβάνεται όσες φορές ορίζεται στο πρότυπο.
Κριτήρια αποδοχής της Σκληρότητα Brinell
Το πρότυπο της μεθόδου ορίζει τον τρόπο με τον οποίο εκτελείται η δοκιμή και όχι το αποτέλεσμα. Το όριο αποδοχής προέρχεται από το πρότυπο υλικού, τις προδιαγραφές του προϊόντος ή το τεχνικό σχέδιο του πελάτη. Αυτή η σελίδα επομένως δεν δίνει αριθμητικό όριο.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Το αποτέλεσμα αναφέρεται με την πλήρη ονομασία δηλώνοντας τη διάμετρο και τη δύναμη της μπάλας που χρησιμοποιήθηκε (π.χ. HBW 10/3000). Οι τιμές Brinell που λαμβάνονται υπό διαφορετικές συνθήκες δεν είναι άμεσα συγκρίσιμες. Οι μετατροπές σκληρότητας σε αντοχή σε εφελκυσμό γίνονται μόνο με πίνακες που ισχύουν για το σχετικό υλικό.
Έκθεση της Σκληρότητα Brinell
- Ταυτοποίηση δείγματος, τύπος υλικού και αριθμός χυτεύσεως/παρτίδας, εάν υπάρχουν
- Γεωμετρία, διαστάσεις και μέθοδος προετοιμασίας δείγματος
- Εφαρμόστηκαν τυπικές και συνθήκες δοκιμής
- Θερμοκρασία δοκιμής και συνθήκες περιβάλλοντος
- Μετρημένες τιμές και υπολογισμένες ποσότητες
- Φωτογραφίες επιφανειών κατάγματος ή εσοχών (όπου υπάρχει)
- Αβεβαιότητα μέτρησης (εάν ζητηθεί)
- Δήλωση ότι το αποτέλεσμα ισχύει μόνο για το δείγμα που υποβάλλεται για δοκιμή
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 εξουσιοδοτήσειςΣχετικοί Κανονισμοί
- EN 10204 (έγγραφα ελέγχου για μεταλλικά προϊόντα)
- ΕΕ 305/2011 Κανονισμός προϊόντων δομικών κατασκευών (για προϊόντα που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές)
- Εναρμονισμένα πρότυπα που εφαρμόζονται σύμφωνα με την οικογένεια προϊόντων
Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Σκληρότητα 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 Σκληρότητα Brinell
Πότε το Brinell είναι ακατάλληλο;
Για λεπτά τμήματα, σκληρυμένες επιφάνειες ή μικρά μέρη, η εσοχή είναι πολύ μεγάλη. Σε αυτές τις περιπτώσεις προτιμάται το Vickers ή το Rockwell.
Μπορεί να υπολογιστεί η αντοχή σε εφελκυσμό από τη σκληρότητα;
Μόνο κατά προσέγγιση και μόνο για υλικά με διαθέσιμο πίνακα μετατροπών. Η μετατροπή δεν είναι καθολική. πρέπει να πραγματοποιηθεί δοκιμή εφελκυσμού για οριστική τιμή.