668 Shares 7899 views

Metoda Brinella: cechy i istotność

W celu określenia twardości materiału, najczęściej stosuje się wynalazek szwedzkiego inżyniera Brinell – metodę pomiaru właściwości powierzchni i daje dodatkowe właściwości metali polimerowych.

Ocena materiału

To właśnie dzięki temu odkryciu odkryto sposoby najbardziej efektywnego stosowania tworzyw sztucznych. Zbyt dużą twardość plastiku jest badana pod kątem sprężystości i miękkości, która ma być stosowana jako materiał uszczelniający, uszczelniający i amortyzujący. Rozwój firmy Brinell to metoda umożliwiająca określenie wytrzymałości i twardości materiału, który będzie służył w ważnych strukturach: w przekładniach i koronach, łożyskach pod dużym obciążeniem, szczegółach połączeń gwintowanych itp.

To właśnie ta metoda daje najdokładniejsze oszacowanie wytrzymałości. Wartość parametru, oznaczona przez P1B, nie może być zbytnio podkreślona. Najczęściej w tym celu wykorzystywany jest rozwój firmy Brinell – metoda, w której w materiał jest wciskana piłka stalowa o grubości 5 milimetrów. Zgodnie z głębokością wcięcia piłki i określoną przez GOST.

Historia

W 1900 roku inżynier z Szwecji Johan August Brinell, metoda, którą zaproponował światowej naukowcom zajmującym się materiałami, stała się znana. Została nazwana nie tylko po twórcy, ale również jako najczęściej używana, znormalizowana.

Czym jest twardość? Jest to specjalna właściwość materiału, który nie ma plastycznego zniekształcenia z lokalnego kontaktu, który najczęściej sprowadza się do wprowadzenia do materiału materiału indeksującego (bardziej sztywnego ciała).

Odbudowana i niezagrożona twardość

Metoda Brinella pomaga zmierzyć zmniejszoną twardość, która jest określona przez stosunek obciążenia do objętości nadruku, obszaru projekcji lub powierzchni. Tak więc, twardość jest objętościowa, projekcji i powierzchni. Ten ostatni jest określany przez stosunek: obciążenie do obszaru wydruku. Twardość objętościową jest mierzona stosunkiem obciążenia do jego objętości, a twardość projekcji jest mierzona przez obciążenie w obszarze projekcji, na którym pozostały odciski.

Nieprzeliczona twardość Brinell jest określona przez te same parametry, tylko główna wartość mierzona staje się siłą oporu, której stosunek powierzchni, objętości lub projekcji wskazuje indeks wprowadzony do materiału. W ten sam sposób oblicza się objętość, grubość projekcji i twardość powierzchni: stosunek siły oporowej do obszaru powierzchni osadzonej części indeksu, jego obszaru lub jego objętości.

Określanie twardości

Zdolność do opierania się odkształceniom plastycznym i sprężystym po wystawieniu na działanie materiału o bardziej sztywnym indeksie jest definicją twardości, to znaczy, że jest to test materiału do wcięcia. Metoda pomiaru twardości Brinella jest miarą głębokości przenikania wskaźnika do materiału. Aby poznać dokładną wartość twardości tego materiału, musisz zmierzyć głębokość penetracji. W tym celu stosuje się metodę Brinella i Rockwella, a metoda Vickers jest rzadziej używana.

Jeśli metoda Rockwella określa bezpośrednio głębokość penetracji kulki do materiału, Vickers i Brinell mierą nadruk na powierzchni jego powierzchni. Okazuje się, że im głębsze jest indeks materiału, tym większy jest ślad. Na twardości można testować absolutnie dowolne materiały: minerały, metale, tworzywa sztuczne i tym podobne, ale twardość każdego z nich jest określona według własnej metody.

Jak znaleźć sposób

Metoda badania twardości Brinella jest bardzo dobra dla materiałów heterogenicznych, dla stopów, które nie są zbyt twarde. Rodzaj materiału nie tylko określa metodę pomiaru, ale również parametry, które należy określić. Twardość stopów jest mierzona, jak to było uśrednione, ponieważ istnieją materiały z różnymi właściwościami. Na przykład żeliwo. Ma bardzo heterogeniczną strukturę, występuje cementyt, grafit, perlit, ferryt, a więc mierzona twardość żeliwa jest uśredniona, składająca się z twardości wszystkich składników.

Pomiar twardości metali metodą Brinell przeprowadza się stosując duży indeks, aby uzyskać wrażenie na większym obszarze próbki. Tak więc w żeliwie można uzyskać w tych warunkach wartość, która jest średnia w wielu i różnych fazach. Ta metoda jest bardzo dobra podczas pomiaru twardości stopów – żeliwa, metali nieżelaznych, miedzi, aluminium i tym podobnych. Dokładnie ta metoda pokazuje wartość twardości tworzyw sztucznych.

Metoda Rockwell w porównaniu

Jest dobrze dla stałych i nadtwardych metali, a także otrzymana wartość twardości jest również uśredniona. Ta sama stalowa kulka lub stożek służy jako wskaźnik, ale oprócz nich stosuje się również diamentową piramidę. Nadruk na materiale w metodzie Rockwell jest również duży, a liczba twardości dla różnych faz jest uśredniona.

Metody Brinella i Rockwella różnią się co do zasady: w pierwszej kolejności wynik jest przedstawiony w postaci częściowej po podzieleniu siły nacięcia na powierzchnię obszaru druku, podczas gdy Rockwell oblicza stosunek głębokości penetracji do jednostki skali urządzenia do pomiaru głębokości. Dlatego twardość Rockwella jest praktycznie bezciśnieniowa, a według Brinnella jest wyraźnie mierzona w kilogramach na milimetr kwadratowy.

Metoda Vickersa

Jeśli próbka jest za mała lub musisz zmierzyć obiekt mniejszy niż indeks indikatora, który mierzy twardość Rockwell lub Brinell, należy zastosować metody mikrotwardości, wśród których najbardziej popularna jest metoda Vickersa. Indeks to diamentowa piramida, a nadruk jest badany i mierzony przez system optyczny, podobny do mikroskopu. Uśredniona wartość będzie również znana, ale twardość obliczana jest na znacznie mniejszym obszarze.

Jeśli skala mierzonego obiektu jest bardzo mała, to wykorzystywany jest miernik mikrotwardości, który może tworzyć nadruk w oddzielnym zbożu, fazie, warstwie i obciążeniu wgłębnym może być wybrany niezależnie. Metale naukowe umożliwiają zastosowanie tych metod do określania zarówno twardości, jak i twardości metali, a także nauki materiałów w taki sam sposób, co determinuje mikrotwardość i twardość materiałów niemetalicznych.

Zakres

Są trzy zakresy pomiaru twardości. W zakresie makro obciążenie jest regulowane od 2 N do 30 kN. Ograniczenia w zakresie mikro-zakresów nie tylko obciążają indeks, ale również głębokość wdrożenia. Pierwsza wartość nie przekracza 2 N, a druga wartość przekracza 0,2 mikrona. W nanoskali tylko regulowana jest głębia wprowadzenia indeksu – mniej niż 0,2 mikrona. Rezultatem jest materiał nanotrawurdowy.

Parametry pomiaru zależą przede wszystkim od obciążenia, który jest stosowany do indeksu. Ta zależność nawet otrzymała specjalną nazwę – efekt rozmiaru, w języku angielskim – efekt wielkości nacisku. Charakter wielkości efektu można określić za pomocą indeksu. Sferyczny – twardość wzrasta wraz ze wzrostem obciążenia, więc ten efekt wymiarowy zostaje odwrócony. Piramida firmy Vickers lub Berkovich zmniejsza twardość przy rosnącym obciążeniu (tutaj występuje zwykły lub bezpośredni rozmiar). Sfera stożkowa, stosowana w metodzie Rockwell, wskazuje, że zwiększenie obciążenia prowadzi do zwiększenia twardości, a następnie, gdy część sferyczna jest wprowadzana, zmniejsza się.

Materiały i metody pomiaru

Najtrudniejsze do dzisiejszych materiałów są dwie modyfikacje węgla: lonsdaleite, czyli połowa twardości diamentu, a fullerit, który przekracza diament o połowę. Praktyczne zastosowanie tych materiałów dopiero się zaczyna, ale najbardziej rozpowszechnione diamenty to diament. Z jego pomocą jest ustalona twardość wszystkich metali.

Metody definicji (najbardziej popularne) zostały wymienione powyżej, ale aby zrozumieć ich cechy i zrozumieć istotę, należy rozważyć inne, które można warunkowo podzielić na dynamiczne, tj. Wstrząsy i statyczne, które zostały już uwzględnione. Metoda pomiaru nazywana jest inaczej skalą. Trzeba przypomnieć, że najbardziej popularnym jest skala Brinella, w której twardość jest mierzona średnicą nadruku, która pozostawia kulę stalową dociskaną do powierzchni materiału.

Określenie twardości

Metoda Brinella (GOST 9012-59) pozwala zapisać liczbę twardości bez jednostek miary, oznaczając to HB, gdzie H – twardość i B – właściwie Brinell. Obszar druku jest mierzony jako część kuli, a nie obszaru okręgu, jak to ma miejsce na przykład w skali Meyera. Metoda Rockwella wyróżnia się faktem, że określenie głębokości kuli lub stożka z diamentu, który weszło w materiał to twardość. Jest oznaczony jako HRA, HRC, HRB lub HR. Wzór obliczonej twardości jest następujący: HR = 100 (130) – kd. Tutaj d jest głębokością wcięcia, a k jest współczynnikiem.

Według metody Vickersa, twardość można określić na podstawie wydruku po lewej stronie piramidy tetraedrycznej dociskanej do powierzchni materiału, w odniesieniu do obciążenia, które zostało nałożone na piramidę. Obszar druku nie jest rombem, ale częścią obszaru piramidy. Wielkość jednostki Vickers należy traktować jako kgf na mm2, oznaczoną jako jednostka HV. Istnieje również metoda pomiaru brzegu (wcięcia), jest często stosowana w polimerach i ma dwanaście wag. Odpowiednie skalę skali Shore'a Askera (japońska modyfikacja materiałów miękkich i elastycznych) są pod wieloma względami podobne do poprzedniej metody, tylko parametry przyrządu pomiarowego są różne, a inne wskaźniki są stosowane. Inna metoda Shore – z odbiciem – w przypadku wysokowydajnego modułu, czyli bardzo solidnych materiałów. Możemy zatem stwierdzić, że wszystkie metody pomiaru twardości materiału dzielą się na dwie kategorie – dynamiczne i statyczne.

Narzędzia i urządzenia

Przyrządy do określania twardości nazywamy miernikami twardości, są to pomiary instrumentalne. Testowanie wpływa na obiekt inaczej, więc metody mogą być niszczące i nieniszczące. Nie ma bezpośredniego związku między tymi skalami, ponieważ żadna z metod nie odzwierciedla podstawowych właściwości materiału jako całości.

Niemniej jednak przybliżone stoły są konstruowane w wystarczającym stopniu, gdzie wagi i różne metody są połączone dla kategorii materiałów i ich indywidualnych grup. Utworzenie tych tabel stało się możliwe po wielu eksperymentach i testach. Jednak teorie, które pozwoliłyby jednej z metod obliczeniowych przemieścić się z jednej metody do innej, nie istnieje jeszcze. Zwykle dobiera się betonową metodę określania twardości w oparciu o dostępne urządzenia, zadania pomiarowe, warunki jego przeprowadzenia, a także oczywiście właściwości samego materiału.