سختی ویکرز چیست؟
در روش ویکرز، یک هرم الماس مربعی بر روی سطح نمونه فشار داده می شود و سختی با اندازه گیری دو مورب فرورفتگی حاصل محاسبه می شود. از آنجایی که هندسه فرورفتگی در کل محدوده بار یکسان است، از یک مقیاس واحد از بارهای بسیار کم تا زیاد استفاده می شود.
هدف سختی ویکرز
هدف اندازه گیری سختی در مقاطع نازک، پوشش ها، لایه های سطحی سخت شده و فازهای ریزساختاری منفرد است. نقشه های عمق سخت کاری و سختی جوش با این روش استخراج می شوند.
سختی ویکرز بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- لایه های سطحی سخت شده و نمونه های سخت شونده موردی
- پوشش ها و لایه های نازک
- منطقه متاثر از جوش و گرما
- محصولات ورق و سیم نازک
- فازهای ریزساختاری و دانه های منفرد
سختی ویکرز در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با سختی ویکرز
- ISO 6507-1 (تست سختی ویکرز — روش آزمایش)
- ISO 6507-2 (تأیید و کالیبراسیون ماشین آلات تست)
- ASTM E384 (سختی ریز تورفتگی مواد)
- ISO 2639 / ISO 18203 (تعیین عمق سخت شدن مورد)
شرایط سختی ویکرز
- دندانه دار
- هرم الماس مربعی با زاویه صورت 136 درجه
- نیروی آزمایش
- انتخاب شده از محدوده ماکرو، کم بار، یا میکرو، برای هر برنامه
- زمان سکونت
- مدت زمان تعریف شده در استاندارد
- اندازه گیری
- دو قطر تورفتگی اندازه گیری و میانگین می شوند
تجهیزات سختی ویکرز
- تستر سختی ویکرز/ میکروسختی
- دندانه دار هرم الماس
- میکروسکوپ اندازه گیری با بزرگنمایی بالا یا سیستم خواندن خودکار تورفتگی
- تجهیزات نصب و پرداخت نمونه
- بلوک های مرجع سختی
الزامات نمونه برای سختی ویکرز
- برای اندازه گیری ریزسختی، نمونه باید از نظر متالوگرافی صیقل داده شود.
- در حین آماده سازی سطح نباید حرارت یا تغییر شکل ایجاد شود.
- برای اندازه گیری سطح مقطع، نمونه باید با حفظ لبه سوار شود.
- تورفتگی ها باید با فواصل تعریف شده در استاندارد از یکدیگر و از لبه فاصله داشته باشند.
- برای اندازه گیری پوشش، ضخامت پوشش، بار انتخابی را تعیین می کند.
مدت سختی ویکرز
یک اندازه گیری تنها چند دقیقه طول می کشد. اگر مشخصات سختی یا نقشه مورد نیاز باشد، بسته به تعداد فرورفتگی‌ها، مدت زمان می‌تواند به ساعت افزایش یابد. سیستم های خودکار این را به طور قابل توجهی کوتاه می کنند.
روش اجرای سختی ویکرز
- 1نمونه برش، سوار و صیقل داده می شود.
- 2نیروی آزمایشی مناسب برای برنامه انتخاب شده است.
- 3دستگاه با یک بلوک مرجع تأیید می شود.
- 4فرورفتگی با نیروی تعیین شده به سطح فشار داده می شود و برای مدت زمان ماندگاری نگه داشته می شود.
- 5نیرو حذف شده و قطرهای فرورفتگی اندازه گیری می شوند.
- 6مقدار سختی محاسبه می شود.
- 7در صورت نیاز به نمایه، تورفتگی ها در فواصل زمانی مشخص مرتب می شوند.
معیارهای پذیرش سختی ویکرز
استاندارد روش نحوه انجام آزمایش را مشخص می کند، نه اینکه چه نتیجه ای باید داشته باشد. محدودیت پذیرش از استاندارد مواد، مشخصات محصول یا نقشه فنی مشتری ناشی می شود. بنابراین این صفحه محدودیت عددی ندارد.
ارزیابی نتایج
نتیجه با تعیین نیروی مورد استفاده گزارش می شود (به عنوان مثال HV 10). در ارزیابی عمق سخت شدن مورد، منحنی پروفیل در عمقی که مقدار سختی محدود تعریف شده توسط استاندارد مواد را قطع می کند، تفسیر می شود.
گزارش سختی ویکرز
- شناسایی نمونه، نوع ماده و شماره ریختگی/بچ، در صورت وجود
- هندسه، ابعاد و روش تهیه نمونه
- شرایط استاندارد و آزمون اعمال می شود
- دمای آزمایش و شرایط محیطی
- مقادیر اندازه گیری شده و مقادیر محاسبه شده
- عکس‌های سطح شکستگی یا فرورفتگی (در صورت لزوم)
- عدم قطعیت اندازه گیری (در صورت درخواست)
- بیانیه ای مبنی بر اینکه نتیجه فقط برای نمونه ارسال شده برای آزمایش اعمال می شود
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- EN 10204 (اسناد بازرسی برای محصولات فلزی)
- اتحادیه اروپا 305/2011 مقررات محصولات ساختمانی (برای محصولات مورد استفاده در ساخت و ساز)
- استانداردهای هماهنگ با توجه به خانواده محصول اعمال می شود
Mekanik Testler — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون سختی ویکرز به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های مکانیکی رفتار یک ماده یا قطعه را تحت نیرو اندازه‌گیری می‌کنند. این خانواده از بارگذاری استاتیک (کشش، فشار، خمش) تا رفتار وابسته به زمان (خستگی، خزش)، و از سختی و سایش تا چقرمگی شکست گسترده است.
وجه اشتراک این آزمون‌ها این است که نتیجه به‌عنوان ویژگی ماده گزارش می‌شود. مقاومت تسلیم یا سختی تصمیم انطباق نیست؛ بلکه داده عددی است که طراحی و استاندارد محصول با آن مقایسه خواهد شد. بنابراین گزارش‌های آزمون مکانیکی معمولاً ورودی یک تصمیم مهندسی هستند نه تأیید محصول — انتخاب ماده، ضریب ایمنی، پیش‌بینی عمر.
تمایز میان رفتار استاتیک و دینامیک کلید فهم این حوزه است. قطعه‌ای ممکن است تحت بار استاتیک کاملاً بدون تنش به نظر برسد اما تحت بار تکراری بشکند؛ شکست خستگی در تنش‌های بسیار پایین‌تر از مقاومت تسلیم رخ می‌دهد و هشداری نمی‌دهد. بنابراین برای قطعات چرخان، لرزان یا تحت بار چرخه‌ای، آزمون کشش به‌تنهایی شاهد کافی نیست.
شرایط آزمون نتیجه را تعیین می‌کند و این برای خوانایی گزارش حیاتی است: هندسه نمونه، سرعت بارگذاری، دما، شرطی‌سازی و آرایش گیره. همان ماده در شرایط مختلف مقادیر متفاوتی می‌دهد. در پلاستیک‌ها اثر سرعت بسیار مشهود است، در فلزات اثر دما؛ در کامپوزیت‌ها جهت‌گیری نمونه نتیجه را کاملاً تغییر می‌دهد.
سختی پراشتباه‌ترین اندازه‌گیری در این حوزه است. چون سریع، نزدیک به غیرمخرب و ارزان است، اغلب به‌جای مقاومت استفاده می‌شود. جداول تبدیل سختی به مقاومت وجود دارد اما تقریبی‌اند و به گروه ماده بستگی دارند؛ استفاده از آنها به‌عنوان تنها شاهد در پذیرش ماده نادرست است.
سمت مکانیک شکست به صلاحیت خاصی نیاز دارد. اندازه‌گیری‌های چقرمگی شکست و نرخ رشد ترک خستگی امکان محاسبه اینکه یک سازه ترک‌خورده چه مدت دوام می‌آورد را فراهم می‌کنند؛ اینها اساس طراحی تحمل آسیب در حوزه‌هایی مانند تجهیزات تحت فشار، سازه هواپیما و خط لوله هستند.
گروه‌های روش در این حوزه
آزمون‌های استاتیک
کشش، فشار، خمش، برش و پیچش. مقاومت تسلیم و کشش، ازدیاد طول و مدول الاستیسیته به دست می‌آید.
آزمون‌های ضربه
ضربه شارپی و ایزود شیاردار؛ رفتار انتقال ترد به نرم ماده بر اساس دما تعیین می‌شود.
سختی
برینل، ویکرز، راکول، شور و ریزسختی. برای عمق فرآوری سطحی و تفاوت‌های محلی مقاومت ارزشمند است.
خستگی
خستگی محوری کنترل‌شده با نیرو و کرنش، خستگی خمشی؛ منحنی‌های S-N و حد دوام.
خزش و کاهش تنش
رفتار تحت بار طولانی‌مدت در دمای بالا؛ در مواد دیگ بخار، توربین و تجهیزات تحت فشار تعیین‌کننده است.
مکانیک شکست
چقرمگی شکست کرنش صفحه‌ای، انتگرال J، CTOD و نرخ رشد ترک خستگی.
سایش و اصطکاک
سایش تیبر و استوانه دوار، اندازه‌گیری‌های ضریب اصطکاک.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- محاسبه مقاومت از سختی تقریبی است؛ نمی‌توان آن را به‌عنوان تنها شاهد در پذیرش ماده استفاده کرد.
- استحکام استاتیک کافی مقاومت خستگی را نشان نمی‌دهد؛ قطعه تحت بار چرخه‌ای به آزمون جداگانه نیاز دارد.
- اگر سرعت آزمون و دما گزارش نشوند، نتیجه قابل مقایسه نیست — به‌ویژه در پلیمرها و کامپوزیت‌ها.
- نمونه آزمون و قطعه واقعی ممکن است مقدار یکسانی ندهند؛ جهت قالب‌گیری، خطوط جوش و تفاوت در عملیات سطحی همگی تأثیرگذارند.
- مقدار استحکام ذکرشده برای یک کامپوزیت بدون بیان جهت نمونه بی‌معناست.
- معادل‌های ASTM و ISO یک کمیت را اندازه می‌گیرند اما هندسه نمونه متفاوتی دارند؛ نتایج معادل مستقیم یکدیگر در نظر گرفته نمی‌شوند.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- راستی‌آزمایی طراحی و انتخاب ماده
- کنترل مواد ورودی و تأیید تأمین‌کننده
- برآورده‌سازی الزامات مکانیکی استاندارد محصول
- تحلیل خرابی، پیش‌بینی عمر و محاسبه تحمل آسیب
- راستی‌آزمایی فرآیندهای عملیات حرارتی و سطحی
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره سختی ویکرز
آیا مقیاس های میکرو ویکرز و ویکرز ماکرو متفاوت است؟
نه، مقیاس یکسان است. تفاوت در نیروی اعمال شده است. با این حال، در بارهای بسیار کم، حساسیت اندازه گیری و اثر آماده سازی سطح افزایش می یابد، بنابراین نتایج همیشه با نیرو داده می شود.
آیا می توان سختی پوشش را مستقیماً اندازه گیری کرد؟
بله، اگر پوشش به اندازه کافی ضخیم باشد. برای پوشش‌های نازک، عمق فرورفتگی نسبت به ضخامت پوشش محدود می‌شود تا تأثیر زیرلایه را حذف کند. در صورت نیاز اندازه گیری بر روی یک مقطع انجام می شود.