دانلود مقاله آزمونهای سختی

اختصاصی از فایلکو دانلود مقاله آزمونهای سختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

سختی یک ماده عبارتی است که به خوبی تعریف نشده است، ولی بسته به تجربه کسی که با آن سروکار دارد معانی زیادی به خود می گیرد. به طور کلی معمولاً سختی حاکی از مقاومت در برابر تغییر شکل بوده و این خاصیت در فلزات معیاری از مقاومت آنها در برابر تغییر شکل مومسان یا دائم است. برای کسی که با علم مکانیک آزمایش مواد سروکار دارد به احتمال زیاد سختی به معنی مقاومت در برابر فرورفتگی است. برای مهندس طراح غالباً یک کمیت معین و از نظر اندازه گیری ساده می باشد و اطلاعاتی از استحکام و عملیات حرارتی فلز به دست می دهد.
سختی یک خاصیت اساسی ماده نیست اما در رابطه با خواص پلاستیکی و الاستیکی قطعه مطرح می شود. برای مثال برای یک قطعه سختی در دو نقطه مختلف ممکن است فرق داشته باشد. در صورتیکه خصوصیاتی مثل مدول الاستیسیته برای یک قطعه مشخص می باشد. روش آزمایش و آماده کردن نمونه معمولاً ساده است و نتایج ممکن است در برآورد کردن خصوصیات مکانیکی دیگر مورد استفاده قرار گیرد. تست سختی به طور گسترده ای در بازرسیها و کنترل قطعات مورد استفاده قرار می گیرد.
دربسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به قطعاتی است که دارای سطحی سخت بوده، و در عین حال از چقرمگی و مقاومت به ضربه خوبی نیز برخوردار باشند. از جمله مواردی که می توان در این رابطه به عنوان مثال به آنها اشاره کرد عبارتند از : میل لنگ، میل بادامک، چرخ دنده و قطعات مشابه. این قطعات باید سطحی بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش داشته و همچنین بسیار چقرمه و مقاوم در برابر ضربه های وارده در حین کار باشند .
به طور کلی بسته به نحوه اجرای آزمایش سختی، می توان آزمون های موجود را به سه دسته کلی تقسیم بندی نمود :
1- آزمون سختی الاستیک: Elastic Hardness Test (سختی برگشت یا انعکاس )
( مقاومت در برابر برش یا سایش ) Scratch Hardness Test 2- آزمون سختی خراش:
(مقاومت در برابر فرورفتگی) Penetration Hardness Test 3- آزمون سختی فرو رفتگی:

1- آزمون سختی الاستیک: Elastic Hardness Test
دراندازه گیری سختی به این طریق، معمولاً ساچمهء سختی از فاصله ای معین بر سطح فلز
مورد آزمون می افتد و با توجه به ارتفاع برگشت ساچمه که خود نشانگر میزان انرژ ی جذب شده توسط سطح فلزات است، سختی فلز تعیین می شود. دستگاه اسکلروسکوپ را که متداولترین دستگاه آزمایش سختی دینامیک است و سختی را بر حسب ارتفاع بازگشت ساچمه اندازه می گیرد در شکل 1 مشاهده می کنیم.

شکل 1

Scratch Hardness Test 2- آزمون سختی خراش:
این روش آزمون از اولین روشهای بررسی سختی اجسام می باشد، که توسط زمین شناس معروف، موس بنیان نهاده شده است. این روش بر اساس رده بندی کانیهای مختلف بر اساس توانائیهای ر یک در ایجاد خراش بر روی دیگری است. بدین ترتیب جسم سخت تر قابلیت ایجاد خراش بر روی جسم نرم تر را دارا می باشد. بر اساس این اصل می توان جدولی تهیه نمود که در آن نرم ترین کانی با شماره 1 « تالک » بوده و سخت ترین آن با شماره 10 « الماس » است. مزیت این روش سهولت آن بوده و یک دید سریع به کارشناسان می دهد. آزمون سختی موس در بین زمین شناسان بسیار رایج بوده لکن استفاده عملی در مباحث مهندسی ندارد. عیب بزرگ این روش حدودی بودن آن و عدم یکنواختی بین مقیاسهاست.
عدد سختی مواد مختلف در مقیاس موس در جدول 1 آورده شده است.

جنس ماده عدد جنس ماده عدد
تالک 1 اورتز 6
ژیبسیت 2 کوارتز 7
کلسیت 3 توپاز 8
فلورین 4 کروندوم 9
آپاتیت 5 الماس 10
جدول 1

در نوع دیگری از آزمایش سختی خراش، عمق یا عرض خراشی که در اثر کشیدن سوزن الماسه با یک بارمعین روی سطح ایجاد شده، اندازه گرفته می شود. این وسیله گرچه برای اندازه گیری سختی نسبی اجزای ریز ابزار مفیدی است، ولی دقت زیاد نداشته و تکرار پذیر نیست.
اگر یک ماده نامشخص با شماره 6 خراشیده شود ولی با شماره 5 خراشیده نشود، سختی آن بین 5 و 6 خواهد بود. بزر گترین عیب این روش آنست که مقیاس سختی یکنواخت نیست. وقتی که سختی مواد معدنی با روشهای دیگر سختی سنجی اندازه گرفته می شود، درمی یابیم که مقادیر بین 1 و 9 خلاصه شده و بین 9 تا 10 یک فاصله و خلاء بزرگی افتاده است.
File test : این روش به روش مقاومت در برابر سایش موسوم می باشد. در این روش به صورتی قطعه را مورد بررسی قرار می دهند که مشاهده کنند قطعه مزبور توسط سوهانی که زبری یا سختی آن مشخص است ساییده می شود یا خیر. آزمایشهای مقایسه ای با یک سوهان یا ابزار ساییدگی بستگی دارد به : اندازه، شکل، و سختی ابزار و سرعت، فشار و زاویه سایش در طی آزمایش، و به ترکیب و عملیات حرارتی مواد تحت آزمایش. این روش بطور کلی در صنعت به عنوان یک معیار قبول یا رد مواد مورد استفاده قرار می گیرد.
Penetration Hardness Test 3- آزمون سختی فرو رفتگی:
این آزمون و روش های مختلف آن از مهم ترین ابزارهای مهندسی به شمار می آیند. در این آزمون
که به آزمون سختی نفوذ نیز موسوم می باشد، میزان سختی را بوسیله مقاومت جسم در مقابل فرورونده می سنجند.
بطور کلی عدد سختی، عدد و ارزشی است که در روشهای مختلف این آزمون بدست می آید و تا حدود زیادی با یکدیگر و با « استحکام کششی نهایی » فلزات غیر شکننده متناسب است.
در این روشها با فروبردن یک فرورونده ( ساچمه، هرم یا مخروط های سخت فولادی ) و گودکردن جسم، سختی آن را از روی عمق فرورفتگی یا عرقچین حاصله اندازه گیری می کنند.
چهار روش متداول برای انجام آزمایش سختی فرورفتگی یا سختی نفوذی وجود دارد که
عبارتند از :
Brinell Hardness test الف) آزمون سختی برینل
Rockwell Hardness test ب) آزمون سختی راکول
Vickers Hardness test ج) آزمون سختی ویکرز
Microhardness Hardness test د) آزمون ریزسختی

Brinell Hardness testالف) آزمون سختی برینل
10 با mm این آزمون عبارتست از ایجاد فرورفتگی در سطح فلزبه وسیله یک گلوله فولادی به قطر500 کاهش می یابد تا از عمیق شدن زیاد اثر Kg 3000 . برای فلزات نرم، بار تا Kg نیروی فرورفتگی اجتناب شود. برای فلزات خیلی سخت از گلوله ای با جنس کاربید تنگستن استفاده می در سنبه به حداقل برسد. بار در زمان استانداردی که معمولاً 30 distortion شود تا واپیچش یا ثانیه است وارد شده و قطر فرورفتگی پس از برداشتن بار با یک میکروسکوپ کم قدرت اندازه گیری می شود. سطحی که فرورفتگی روی آن ایجاد می شود باید نسبتاً صاف و بدون جرم وکثافت باشد.
عدد سختی برینل (BHN) بر حسب بار تقسیم بر مساحت داخلی فرورفتگی بیان می شود. این عدد از فرمول زیر بدست می آید :

P = Kg بار وارده برحسب
D = mm قطر لوله بر حسب
d = mm قطر فرورفتگی برحسب
t = mm عمق اثر برحسب
توجه شود که واحد BHN کیلوگرم به میلی متر مربع است.

شکل 2

شکل 3

از این شکل مشاهده می شود که است. با قرار دادن این رابطه در معادله بالا تعریف دیگری از عدد سختی برنیل بدست می آید:

البته لازم نیست از فرمولهای بالا برای محاسبه عدد سختی استفاده نمود چرا که با استفاده از جداول موجود و با داشت d می توان BHN از روی جداول پیدا کرد.
در روش برینل از فرو رفنده بزرگی استفاده می شود و سختی را از روی قطر میزان فرو رفتگی بدست می آورند. از سوی دیگر بزرگ بودن اندازه اثر برینل می تواند استفاده از این آزمایش را در قطعات کوچک یا قطعاتی که تحت تنش بحرانی هستند و ایجاد فرو رفتگی در آنها می تواند عامل شکست باشد غیر ممکن کند. در واقع یکی از معایب این روش محدودیت داشت برای قطعات ظریف می باشد.در شکل 4 میتوان دستگاه سختی سنج برینل را مشاهده کرد.

شکل 4

Rockwell Hardness test ب ) آزمون سختی راکول
متداولترین آزمون سختی آزمایش راکول است. دلیل این امر سرعت، عدم امکان بروز خطا از طرف شخص، قابلیت تشخیص تغییرات کوچک سختی در فولاد سخت شده و کوچک بودن اندازه فرورفتگی است به طوری که قطعات عملیات حرارتی شده نهایی می توانند بدون صدمه دیدن آزمایش شوند.
در این آزمایش از عمق فرورفتگی تحت بار ثابت به عنوان مقیاسی برای سختی استفاده می شود. ابتدا یک بار فرعی به اندازه 10kg وارد می شود. این بار نیاز به آماده کردن سطح را به حداقل رسانده و تمایل به ایجاد فرورفتگی یا برآمدگی توسط سنبه را کم می کند. سپس بار اصلی وارد شده و عمق فرورفتگی به طور خودکار بر حسب اعداد سختی قراردادی بر یک سنجه صفحه ای مدرج ثبت می شود. برای مثال مواد سخت شده در مقیاس (Rc) c با سنبه الماسی و بار اصلی 150kg آزمایش می شود. دامنه مفید این مقیاس ازحدود 20 Rc تا 70Rc است. مواد نرم تر معمولاً در مقیاس B (Rb) با گلوله فولادی به قطر (1/16in)0.15Cm و بار اصلی 100Kg اندازه گیری می شوند.
دامنه این مقیاس از 0Rb تا 100Rb است. مقیاس (Ra)A با فرو رونده الماس و بار اصلی 60Kg گسترده ترین مقیاس سختی راکول است و برای موادی از برنج تابانیده شده گرفته تا کاربیدهای سمانته شده بکار می رود.
نکات زیر بایستی در آزمایش های سختی رعایت شوند :
1- سنبه و قسمت نگهدارنده قطعه باید تیز بوده و به طور مناسب قرار گیرند.
2- سطح آزمایش باید تمیز و خشک، صاف و بدون زنگ باشد. معمولاً برای آزمایش
راکول، سطحی که سنگ زبرخورده باشد کافی است.
3- سطح باید صاف و عمود بر سنبه باشد.
4- آزمایش سطوح استوانه ای سختی را کمتر از سختی واقعی نشان داده و میزان خطا به
شعاع انحنا، بار، سنبه و سختی ماده بستگی دارد.
5- ضخامت نمونه باید طوری باشد که درست در آن طرف قطعه علامت یا برآمدگی ایجاد
نشود.
توصیه می شود که ضخامت حداقل ده برابر عمق فرورفتگی باشد. آزمایش باید فقط در یک
طرف ماده انجام شود.
6- فاصله بین فرورفتگی ها باید سه تا پنج برابر قطر فرورنده (indentor) باشد.
سرعت وارد شدن بار باید استاندارد باشد. این عمل با قراردادن کمک فنر به دستگاه
7- آزمایش راکول انجام می شود. سرعت وارد کردن بار باید با دقت کنترل شود چون تغییرات سختی در فلزات خیلی نرم زیاد است. برای چنین مواردی دسته دستگاه آزمایش راکول باید به محض وارد کردن کامل بار اصلی به عقب برگردانیده شود.
در شکل 5 می توان دستگاه راکول را مشاهده نمود.

شکل 5

ج) آزمون سختی ویکرز Vickers Hardness test
در این آزمایش از یک هرم مربع القاعده به عنوان سنبه استفاده می شود. زاویه بین وجوه مقابل هرم ْ136 است. دلیل انتخاب این زاویه این است که با مطلوب ترین نسبت قطر فرورفتگی به قطر گلوله در آزمایش سختی برنیل نزدیک است. به دلیل شکل سنبه این آزمایش اغلب آزمایش سختی هرم- الماسی نامیده می شود. عدد سختی هرم- الماسی

قابل
ی به
یش
ختی
این
1- D
بین وجوه مق
قطر فرورفتگی
ش اغلب آزما
و یا عدد سخ
شود. در عمل
Diamond –
ی شود. زاویه
ترین نسبت ق
به این آزمایش
(DPH) 1
تعیین می ش
.
pyramid
ه استفاده می
ه با مطلوب ت
یل شکل سنب
رم – الماسی
ت فرورفتگی
سبه می شود
d Hardness
١١
شکل 5
Vickers H
ه عنوان سنبه
این است که
ک است. به دلی
دد سختی هر
سیم بر مساحت
رهای اثر محاس
s
Hardness
ربع القاعده به
خاب این زوایه
برنیل نزدیک
می شود. عد
صورت بار تقس
ی طولها و قطر
test ویکرز
یک هرم مر
ت. دلیل انتخا
ایش سختی
ماسی نامیده
به ص (VHN
میکروسکوپی
زمون سختی
ن آزمایش از
136 است °
گلوله در آزما
ی هرم – الم
N یا VPH ) ز
حت از مقادیر
ج ) آ
در این
هرم
قطر گ
سختی
ویکرز
مساح
١٢
را می توان از معادله زیر تعیین کرد : DPH
L L
P
PSin
DPH 2 2
2 1/854
2
=
⎟⎠
⎞
⎜⎝
⎛
=
θ
P = Kg بار وارده برحسب
L = mm طول میانگین قطرها بر حسب
= θ 136 = زاویه بین وجوه مقابل الماس °
در آزمایش سختی راکول یا آزمایش سختی برینل در بعضی موارد لازم است که در نقطه ای از
مقیاس سختی، بار یا سنبه تغییر کند. در نتیجه مقادیر انتهای یک مقیاس را نمی توان با مقادیر
انتهای دیگر مورد مقایسه قرارداد. اما از آنجا که آثار بدست آمده توسط سنبه هرمی شکل از نظر
باید مستقل از بار باشد. DPH شکل هندسی مشابه هستند، اندازه آنها مهم نبوده و
هرم الماسه ویکرز در شکل 6 نشان داده شده است.
شکل 6
رعت
برای
دازه
مون
مورد
136
سنبه
ی به
Kn
یابی
چون هم سر
ان بیشتری ب
شده است.
عیین شود. اند
ساختار یا آزم
ن زمینه ها م
ع القاعده° 6
ل هرم که س
که فرورفتگی
oop سختی
ساحت اثر باز
قبول نیست
طول قطر امکا
ی نشان داده ش
یار کوچک تع
ویژه یک ریز
آزمون در این
کی هرم مربع
تراشی به شکل
ه شکل هرم
ی کند. عدد
تقسیم بر مس
وزمره مورد ق
م در تعیین ط
هرم – الماسی
نواحی بسیا
ختی اجزای و
است. این آ
ختی داریم، یک
الماسی با تر
ی با تراشی به
7:1 تولید می
از بار وارده ت
KHN
١٣
ش متداول ر
ده شود و هم
گی با سنبه ه
شکل 7
ت که سختی
ده، تعیین سخ
ن نوع مسائل
روش ریزسخ
شد و دیگری
ی است الماسی
سبت تقریبی
است عبارت
می باشد.
A L
P
P
N = =
ن یک آزمایش
د به دقت آماد
7
انواع فرورفتگ
Microha
ی، لازم است
طح سخت شد
ساعت از این
فرورونده در
توضیح داده ش
سنبه ای Kn

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   25 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید