دستگاه تست سختی سنج رومیزی

تست سختی سنج رومیزی
سختی سنجی یک مولفه کلیدی در بسیاری از فرایندهای کنترل کیفیت و کارهای R&D است.
اما تست سختی سنجی چیست؟ چگونه می توانیم بهترین روش سختی سنجی را انتخاب کنیم؟ بیشترین کاربرد این تست در چه زمینه ای است؟ و از این تست چه نتایجی می توان گرفت؟ در ادامه به بررسی این سوالات می پردازیم.
تعریف سختی سنجی چیست؟
این تست به شما اجازه می دهد تا خواص یک ماده مانند استحکام، شکل پذیری و مقاومت در برابر سایش را اندازه گیری کنید و به همین دلیل به شما کمک می کند تا بدانید آیا یک ماده یا رفتار آن برای هدف مورد نظر شما مناسب است یا نه.

تعریف سختی سنجی بدین صورت است: تستی برای تعیین میزان مقاومت یک ماده نسبت به تغییرشکل دائمی بدلیل نفوذ یک ماده سخت تر. با این حال سختی یک خاصیت اساسی ماده نیست. بنابراین زمانی که نتایج یک تست سختی را بررسی می کنید باید حتما مقدار کمی آن را نسبت به پارامترهای زیر درنظر بگیرید:

• بار اعمال شده
• پروفایل زمان بارگذاری و مدت زمان اعمال یک بار خاص
• هندسه فرورفتگی
تست سختی سنجی چگونه انجام می شود؟
این تست معمولا توسط فشار دادن یک شی دارای ابعاد خاص (فرو رونده) به سطح ماده مورد نظر انجام می شود. سختی توسط اندازه گیری عمق نفوذ فرورفتگی یا اندازه اثر به جا مانده توسط یک فرو رونده بر روی سطح ماده تعیین می شود.

• تست های سختی سنجی که عمق نفوذ فرورفتگی را اندازه گیری می کنند شامل این موارد هستند: تست راکول، تست فرورفتگی با ابزار و تست فرورفتگی با یک بار توپی شکل
• تست های سختی سنجی که اندازه اثر به جا مانده توسط اعمال یک بار را اندازه گیری می کنند شامل تست های ویکرز، نوپ و برینل هستند.
چگونه روش انجام تست را انتخاب کنیم؟
تست سختی که شما انتخاب می کنید باید بر اساس میکروساختار (مانند همگن بودن یا تجانس) ماده ای که تست می کنید و هم چنین نوع ماده، اندازه قطعه و شرایط آن تعیین شود. در تمامی تست های سختی سنجی، ماده زیر فرو رونده باید معرف کل میکروساختار باشد (مگر اینکه مطمئن هستید میکروساختار اجزای متشکله مختلفی دارد). بنابراین اگر یک میکروساختار زبر و ناهمگن است آنگاه در مقایسه با یک ماده همگن به جای اثر بزرگتری نیاز دارید.

چهار تست اصلی برای سختی سنجی وجود دارند که هر کدام مزایا و پیش نیازهای خاص خود را دارند. استانداردهای مختلفی برای این تست ها وجود دارند که روند انجام تست و کاربرد آن را با جزئیات توضیح می دهند.

زمانی که یک تست سختی سنجی را انتخاب می کنید موارد زیر را در نظر داشته باشید:
• نوع ماده ای که باید تست سختی بر روی آن انجام شود
• آیا پیروی از یک استاندارد خاص مورد نیاز است یا نه
• سختی تقریبی ماده
• همگن بودن یا نبودن ماده
• اندازه بخش مورد نظر
• لازم بودن مانت کردن نمونه
• تعداد نمونه هایی که باید تست شوند
• دقت نتایج مورد انتظار
چهار تست رایج سختی سنجی
تست راکول
این تست یک روش سریع برای اندازه گیری سختی مواد فلزی است که برای کنترل تولید استفاده می شود و از یک روش بازخوانی مستقیم بهره می برد. سختی راکول (HR) توسط اندازه گیری عمق یک فرورفتگی پس از فشار دادن یک فرو رونده با یک بار مشخص به درون ماده نمونه محاسبه می شود.

• این تست عموما برای نمونه های دارای هندسه بزرگ استفاده می شود
• یک “تست فوری” برای اندازه گیری سختی مواد فلزی است
• می توان از آن برای تست های پیشرفته مانند تست جامینی استفاده کرد
تست ویکرز
این تست برای تمامی مواد جامد از جمله مواد فلزی استفاده می شود. سختی ویکرز (VH) توسط اندازه گیری طول های قطری یک فرورفتگی بوجود آمده در نمونه بدلیل اعمال یک فرو رونده هرمی شکل از جنس الماس در یک بار مشخص محاسبه می شود. قطرهای فرورفتگی بصورت نوری اندازه گیری می شوند تا سختی ماده با استفاده از یک جدول یا فرمول تعیین شود.

• این تست برای اندازه گیری سختی تمام مواد جامد از جمله مواد فلزی استفاده می شود
• برای طیف گسترده ای از کاربردها مناسب است
• شامل یک زیرگروه از تست سختی جای جوش ها است.
تست نوپ
تست نوپ (HK) جایگزینی برای تست ویکرز در تست های سختی در محدوده میکرو است. از این تست عمدتا برای غلبه بر ایجاد شکاف در مواد شکننده و هم چنین آسان کردن تست سختی لایه های نازک استفاده می شود. فرو رونده مورد استفاده در این تست یک الماس هرمی شکل نامتقارن است و طول قطر فرو رونده بصورت نوری اندازه گیری می شود.
• از این تست برای مواد شکننده مانند سرامیک استفاده می شود
• این تست برای نواحی طویل ولی کوچک مانند پوشش ها مناسب است
تست برینل
این تست برای اندازه گیری سختی نمونه های بزرگ و دارای ساختار زبر یا ناهمگن استفاده می شود. تست سختی برینل (HBW) با استفاده از یک توپ کاربید تنگستن اثر نسبتا بزرگی بر روی نمونه به جا می گذارد. اندازه فرورفتگی بصورت نوری خوانده می شود.
• این تست برای مواد زبر یا دارای ساختار ناهمگن مناسب است
• از این تست برای نمونه های بزرگتر استفاده می شود
• تست برینل برای پوشش ها و پتکه ها مناسب است که در آنها مولفه های ساختاری نمونه بزرگ هستند
چگونه از دقت و قابل تکرار بودن تست سختی سنجی مطمئن شویم؟
کاربرد صحیح تست سختی به آماده سازی و اجرای درست آن نیاز دارد. با این وجود زمانی که اصول آن را رعایت کنید، اکثر تست های سختی دقت خوبی خواهند داشت و تکرارپذیر می شوند.
عواملی که روی تست سختی تاثیر می گذارند:
چندین عامل بر روی نتایج این تست تاثیر می گذارند. بعنوان یک قاعده کلی، هر چه بار اعمال شده توسط شما کمتر باشد عوامل بیشتری وجود خواهند داشت که باید آنها را کنترل کنید تا نتایج تست سختی شما دقیق باشند.
در ادامه چند مورد از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر روی تست سختی را معرفی می کنیم که کنترل آنها باعث می شود تا از دقیق بودن نتایج تست مطمئن شوید:

• عوامل بیرونی مانند نور، گرد و خاک، ارتعاشات، دما و رطوبت باید کنترل شوند
• آزمونگر (تستر) و پایه تست باید روی یک میز مستحکم قرار داشته باشند و نمونه مورد نظر نیز باید با گیره یا فک ثابت گرفته شود
• فرو رونده باید نسبت به سطح مورد تست عمود باشد
• زمانی که از تست های ویکرز، نوپ یا برینل استفاده می کنید بایستی روشنایی محیط ثابت باشد
• هربار که فرو رونده یا عدسی های شیئی را تغییر می دهید باید آزمونگر را مجددا کالیبره کنید.