Δοκιμή ζε διείζδςζη / ζκληπόηηηα Κλίμακερ Rockwell Brinell Vickers Knoop Ultrasonic Δςναμικέρ δοκιμέρ Δοκιμέρ σάπαξηρ Οπιζμόρ ζκληπόηηηαρ, καηηγοπίερ δοκιμών Η ζθιεξόηεηα είλαη κία έλλνηα ε νπνία ζηνλ ηερλνινγηθό θόζκν έρεη δηάθνξα λνήκαηα, αλάινγα κε ην ππόβαζξν ηνπ αηόκνπ, ην νπνίν εθηειεί ηε ζπγθεθξηκέλε δνθηκή, ή αθόκε πξνρσξεί ζηελ απνηίκεζε ηνπ απνηειέζκαηνο. Δλαο γεληθόο νξηζκόο ζα κπνξνύζε λα είλαη σο ε αληίζηαζε ηνπ πιηθνύ ζηελ παξακόξθσζε. Η δηαθνξνπνίεζε όκσο ησλ ελδηαθεξόλησλ ηνπ ηερληθνύ θόζκνπ, νδεγεί ζε θάπνηεο απνθιίζεηο ηνπ νξηζκνύ, θαηά θαηεγνξία επαγγέικαηνο, σο εμήο: A. Γηα ην κεηαιινπξγό (metallurgist): Σθιεξόηεηα είλαη ε αληίζηαζε ηνπ πιηθνύ ζηε δηείζδπζε (resistance to indentation). B. Γηα ην κεραληθό ζρεδηαζκνύ (design engineer): Σθιεξόηεηα είλαη έλα κέηξν ηεο ηάζεο γηα ζπλέρηζε ηεο πιαζηηθήο παξακόξθσζεο (flow stress). Γ. Γηα ηνλ ηερληθό ιίπαλζεο (lubrication engineer): Σθιεξόηεηα είλαη ε αληίζηαζε ζηελ ηξηβή (resistance to wear). Γ. Γηα ην κεραλνπξγό (machinist): Σθιεξόηεηα είλαη ε αληίζηαζε ζηελ θνπή ηνπ πιηθνύ (resistance to cutting). Δ. Γηα ην γεσιόγν/νξπθηνιόγν (geologist/mineralogist): Σθιεξόηεηα είλαη ε αληνρή ζηε ράξαμε (resistance to scraching). Καηηγοπίερ δοκιμών Yπάξρνπλ δηάθνξνη ηύπνη δνθηκώλ. Καηαηάζζνληαη ζε ηξεηο βαζηθέο θαηεγνξίεο: Α. ηαηηθέο δνθηκέο δηείζδπζεο (static identation tests):Mία κπάια, έλαο θώλνο ή κία ππξακίδα δηεηζδύεη ζην ειεγρόκελν πιηθό. Η ζρέζε ηεο εθαξκνδόκελεο δύλακεο σο πξνο ηελ επηθάλεηα ή ην βάζνο δηείζδπζεο, απνδίδεη ηε ζθιεξόηεηα ηνπ πιηθνύ. Σηελ νκάδα απηή δνθηκώλ αλήθνπλ νη ηερληθέο Rockwell, Brinell, Knoop, Vickers θαη Ultrasonic hardness. Β. Γπλακηθέο δνθηκέο ζθιεξόηεηαο (dynamic/rebound hardness tets): Eλα αληηθείκελν (πρ κία κηθξή κπάια) γλσζηήο κάδαο θαη δηαζηάζεσλ αθήλεηαη λα επηπέζεη ζηελ επηθάλεηα ηνπ δνθηκίνπ από δεδνκέλν ύςνο. Τν ύςνο αλάθιαζήο ηνπ απνηειεί κέηξν ηεο ζθιεξόηεηαο ηνπ πιηθνύ. Σηελ νκάδα απηή αλήθεη ην Scleroscope hardness test. Γ. Γνθηκέο ράξαμεο (scratch tests): Γηαπίζησζε ηεο δπλαηόηεηαο ράξαμεο ή όρη ελόο πιηθνύ από θάπνην άιιν. Σηελ θαηεγνξία απηή αλήθεη ε θιίκαθα ζθιεξόηεηαο ησλ πεηξσκάησλ θαηά Mohs (Mohs hardness scale). Λίγα θεωπηηικά για ηη διείζδςζη Η κέζε πίεζε θόξηηζεο ηνπ δνθηκίνπ θαηά ηε δνθηκή, ε νπνία ζρεηίδεηαη κε ηηο ζεσξεηηθέο ηηκέο ζθιεξόηεηαο ησλ ζηαηηθώλ δνθηκώλ, εθθξάδεηαη από ην γηλόκελν C x Y , όπνπ C είλαη ν ιεγόκελνο παξάγνληαο εμαλαγθαζκνύ (constraint factor) ηεο δνθηκήο, θαη Υ ε κνλναμνληθή ηάζε γηα πιαζηηθή παξακόξθσζε ηνπ πιηθνύ (true yield stress) ζε kPa ή psi. Η ηηκή ηνπ παξάγνληα εμαλαγθαζκνύ εμαξηάηαη από ην ζρήκα ηνπ δηεηζδπηή. Γηα ηηο ζηαηηθέο δνθηκέο πνπ ζα αλαθεξζνύλ πεξαηηέξσ ε ηηκή ηνπ C είλαη πεξίπνπ ίζε κε 3. Σην παξειζόλ έγηλαλ ζνβαξέο επηζηεκνληθέο πξνζπάζεηεο γηα λα επεμεγεζεί ε ζπκπεξηθνξά ησλ κεηάιισλ (ηδηαηηέξσο) θαηά ηε δηείζδπζε ελόο αληηθεηκέλνπ ζηελ επηθάλεηά ηνπο. Υπάξρνπλ δύν ζεσξίεο επεμήγεζεο ηεο ζπκπεξηθνξάο ζηε δηείζδπζε, ησλ Prandtl – Hill θαη ηνπ Hertz: Mονηέλα Prandtl (a) και Hill (b) (1) H ζεσξία ηνπ πεδίνπ γξακκώλ νιίζζεζεο ησλ Prandtl (1920) θαη Hill (1950). Φξεζηκνπνίεζαλ έλαλ ακβιύ δηεηζδπηή θαη ππνιόγηζαλ ηελ ηάζε ζε δηείζδπζε ζε δύν δηαζηάζεηο (άπεηξν κήθνο, κηθξό πιάηνο θαη κεδέλ βάζνο). Τν πιηθό ζην κνληέιιν απηό ξέεη πιαζηηθά ζε επίπεδε παξακόξθσζε, ελώ ην ηκήκα ηνπ πιηθνύ θάησ από ην δηεηζδπηή παξακέλεη απαξακόξθσην. H ηηκή ηνπ παξάγνληα εμαλαγθαζκνύ θαηά ηελ εγξαζία απηή βξέζεθε ίζε κε 2,57. Η ηηκή γηα δηδηάζηαηε παξακόξθσζε βειηηώζεθε κε επέθηαζε ηεο ζεσξίαο ζε ηξηζδηάζηαζε παξακόξθσζε κε ηελ ηηκή 2,82. Όηαλ επηρεηξείηαη δηείζδπζε κε ζθαηξηθό δηεηζδπηή κεγάιεο δηακέηξνπ (δνθηκή Brinell), ηόηε ην κνληέιιν παξακόξθσζεο απνδίδεηαη ζηε δεμηά εηνθόλα. Απνδίδεηαη θαζαξά ην ηκήκα ηνπ πιηθνύ ην νπνίν ππέζηε πιαζηηθή παξακόξθσζε από ην ππόινηπν απαξακόξθσην πιηθό (ζην a ε δηείζδπζε έγηλε ζε άξγηιιν θαη ζην b ζε ρακειά αλζξαθνύρν ράιπβα). Mονηέλα Prandtl (a) και Hill (b) (2) Το μονηέλο Hertz (1) H ζεσξία απηή δέρεηαη όηη ην πιηθό θάησ από ην παξακνξθώζηκν ηκήκα ζπκπεξηθέξεηαη ειαζηηθά (δελ είλαη άθακπην, όπσο δέρεηαη ε πξνεγνύκελε ζεσξία). Σηελ Δηθόλα ην κνληέιιν παξακόξθσζεο ζηελ πεξίπησζε πνπ ν ζθαηξηθόο δηεηζδπηήο έρεη πάξα πνιύ κεγάιε δηάκεηξν (νπόηε ε δηεπηθάλεηα δηεηζδπηή – δνθηκίνπ πξνζεγγίδεη ην επίπεδν). Μ’ είλαη ε κέγηζηε δηαηκεηηθή ηάζε δηαηξεκέλε κε ηε κέζε ηάζε ζηε ζθαίξα. Τν όξην ειαζηηθήο – πιαζηηθήο (δηαθεθνκέλε θπθιηθή γξακκή) παξακόξθσζεο πξνζεγγίδεη ηελ αληίζηνηρε ζπλερή γξακκή ηνπ κνληέιινπ γηα Μ’ = 0,18. Το μονηέλο Hertz (2) Σύκθσλα κε ηελ ειαζηηθή ζεσξία όηαλ έλαο ακβιύο δηεηζδπηήο σζείηαη ζε κία κεηαιιηθή επίπεδε επηθάλεηα, ην πιηθό θάησ από ηνλ δηεηζδπηή παξακνξθώλεηαη πιαζηηθά, ρσξίο ηάζε ξνήο πξνο ηα άλσ (upward flow). Τν πεδίν ειαζηηθώλ ηάζεσλ παξακέλεη ην ίδην (ζαλ λα κελ έγηλε πιαζηηθή παξακόξθσζε). Όηαλ απνκαθξπλζεί ην θνξηίν ππάξρεη πιαζηηθή επαλαθνξά θαηά ηελ αληίζεηε δηεύζπλζε, αιιά θαηά κηθξόηεξν όγθν πιηθνύ. Δπεηδή ε πιαζηηθή επαλαθνξά δελ είλαη πιήξεο, παξακέλνπλ δηαμνληθέο ηάζεηο θαηά επίπεδα παξάιιεια ηεο ειεύζεξεο επηθάλεηαο, κεηά ηελ απνκάθξπλζε ηεο δύλακεο. Το μονηέλο Hertz (3) H ειαζηηθή ζεσξία ηεο ζθιεξόηεηαο ππνζηεξίδεηαη από ηελ επηβεβαίσζε ηνπ γεγνλόηνο όηη ε ακκνβνιή πξνθαιεί παξακέλνπζεο ηάζεηο ζπκπίεζεο (ζιηπηηθέο) ζηα κέηαιια, νη νπνίεο βειηηώλνπλ ζεκαληηθά ηελ αληνρή ηνπο ζε θόπσζε. Τν θαηλόκελν απηό είλαη ζπκβαηό κε ηελ ειαζηηθή ζεσξία. Πνιινί εξεπλεηέο απέδεημαλ όηη εάλ ην δνθίκην εθηείλεηαη ζε απόζηαζε κεγαιύηεξε ηνπ 10d (d ε δηάκεηξνο ηνπ δηεηζδπηή) πέξαλ ηεο ζέζεο δηείζδπζεο θαη πξνο όιεο ηηο δηεπζύλζεηο, ν εθηνπηδόκελνο όγθνο ηνπ πιηθνύ «παξαιακβάλεηαη» από ην πεξηβάιινλ πιηθό κε ηελ ειαζηηθή κείσζε ηνπ όγθνπ ηνπ. Τόηε ε ειαζηηθή ζεσξία βξίζθεηαη ζε ζπκθσλία κε ηελ Δηθόλα. H απόζηαζε απηή, ζπλεπώο, (10d) πξέπεη λα εθιακβάλεηαη σο ε ειάρηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν δηαδνρηθώλ κεηξήζεσλ, ζηηο πεξηπηώζεηο ζθιεξνκεηξήζεσλ κεηάιισλ. Tαξινόμηζη δοκιμών Α. Μέζνδνο κέηξεζεο (measuring method). Δλαο δηεηζδπηήο σζείηαη ζηελ επηθάλεηα ηνπ πιηθνύ κε ζπγθεθξηκέλε δύλακε, θαη κεηά ηελ απνκάθξπλζή ηνπ, κεηξάηαη είηαη ην βάζνο δηείζδπζεο (δνθηκή Rockwell), είηε ε επηθάλεηα ηνπ απνηππώκαηνο ζην πιηθό (δνθηκέο Brinell, Vickers, Knoop, Ultrasonic). Β. Μέζνδνο εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ (applied load method). Μεηξάηαη ε ηηκή ηνπ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ (δύλακεο) θαηά ηε δηείζδπζε. Οιεο νη ρξεζηκνπνηνύκελεο δνθηκέο κπνξνύλ λα ραξαθηεξηζζνύλ είηε σο: Γνθηκέο καθξνζθιεξόηεηαο, κε ηηκή εθαξκνδόκελεο δύλακεο κεγαιύηεξε ηνπ 1 kgf. Η ηηκή απηή πνηθίιιεη αλάινγα κε ηε δνθηκή. Πρ γηα ηε δνθηκή Vickers θπκαίλεηαη κεηαμύ 1 θαη 120 kgf (ζύλεζεο εύξνο 10 έσο 50 kgf). Γηα ηε δνθηκή Rockwell ην εύξνο είλαη 15 έσο 150 kgf. Γηα ηε δνθηκή Brinell ην εύξνο είλαη 500 έσο 3.000 kgf. Γνθηκέο κηθξνζθιεξόηεηαο κε εθαξκνγή πνιύ κηθξώλ δπλάκεσλ (πρ δνθηκέο Knoop θαη Vickers). Τν εύξνο δπλάκεσλ θπκαίλεηαη από 1 gf έσο 150 kgf. Σύλεζεο εύξνο από 100 έσο 500 kgf. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Rockwell - Απσέρ (1) Δλαο αδακάληηλνο ζθαηξν-θσληθόο δηεηζδπηήο γσλίαο 120ν ή ραιύβδηλε ζθαίξα θαξβηδίνπ ή επηβειηησκέλνπ ράιπβα (δηακέηξνπ 1/16’’, 1/8’’, 1/ 4’’, 1/2 ‘’) σζείηαη ζηελ επηθάλεηα ηνπ δνθηκίνπ, κε εθαξκνγή ελόο αξρηθνύ ειαθξνύ θνξηίνπ (minor load) θαη δηεηζδύεη ζε θάπνην βάζνο. Απηή είλαη ε ζέζε κεδέλ («set» position) γηα ηε κέηξεζε. Ακέζσο κεηά εθαξκόδεηαη ην θύξην, κέγηζην, θνξηίν (major load), ην νπνίν πξνθαιεί λέα δηείζδπζε ζην δνθίκην. Η ζθιεξόηεηα Rockwell είλαη ε δηαθνξά ζην βάζνο δηείζδπζεο κεηαμύ ησλ δύν βεκάησλ δηείζδπζεο. Η αξρηθή δηείζδπζε είλαη ηδηαίηεξα ζεκαληηθή δηόηη απνκαθξύλεη ηελ επίδξαζε επηθαλεηαθώλ αηειεηώλ ζηελ ηειηθή απνηίκεζε ηεο ζθιεξόηεηαο ηνπ θαζαξνύ πιηθνύ. Oζνλ αθνξά ηα εθαξκνδόκελα θνξηία θαηά ηελ πξνδηαγξαθή EN ISO 6508 θπκαίλνληαη από 588,6 έσο 1471, Ν αλάινγα κε ηελ θαηεγνξία δνθηκήο. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Rockwell - Διείζδςζη (2) Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Rockwell - Τιμή (3) Η ζθιεξόηεηα απνδίδεηαη κε ηελ ηηκή ηεο (αξηζκόο),ηα θεθαιαία γξάκκαηα HR (Hardness Rockwell) θαη ηέινο από έλα γξάκκα ιαηηληθό, ραξαθηεξηζηηθό ηεο θιίκαθαο, ε νπνία ρξεζηκνπνηήζεθε. Πρ 52 HRC ζεκαίλεη όηη κεηξήζεθε ζθιεξόηεηα 52 ζηελ θιίκαθα C. Τν ιαηηληθό γξάκκα ζπλνδεύεηαη θαη από ηελ ηηκή ηνπ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ (15, 30, 45 kgf) ζηηο πεξηπηώζεηο ησλ θιηκάθσλ επηθαλεηαθήο ζθιεξόηεηαο. Υπάξρνπλ 15 θιίκαθεο θαλνληθήο ζθιεξνκέηξεζεο (standard hardness) θαη 15 θιίκαθεο γηα επηθαλεηαθή ζθιεξνκέηξεζε (superficial hardness). H δηαθνξνπνίεζε απηή νθείιεηαη ζην γεγνλόο, όηη ε εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο νδεγεί πξννδεπηηθά ζηε ρξήζε ιεπηώλ πιηθώλ, ε ζθιεξνκέηξεζε ησλ νπνίσλ, απαηηεί εθαξκνγή δεδνκέλεο ηηκήο κέγηζηνπ θνξηίνπ, θαη δηεηζδπηή ζπγθεθξηκέλσλ γεσκεηξηθώλ ραξαθηεξηζηηθώλ. Οη παξάγνληεο, νη νπνίνη επεξεάδνπλ ηελ επηινγή είλαη ν ηύπνο ηνπ πιηθνύ, ην πάρνο ηνπ δνθηκίνπ, ε ζέζε ζθιεξνκέηξεζεο θαη νη πεξηνξηζκνί θάζε θιίκαθαο. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Rockwell – Πάσορ δοκιμίος (4) Τν πάρνο ησλ δνθηκίσλ, ηδηαίηεξα γηα ιεπηά δνθίκηα, είλαη κία ηδηαίηεξα ζεκαληηθή παξάκεηξνο ζηε ζθιεξνκέηξεζε θαηά Rockwell. Υπάξρεη έλαο ζπκβαηηθόο θαλόλαο γηα εθαξκνγή ηεο ηερληθήο, ζύκθσλα κε ηνλ νπνίν ην πάρνο ηνπ δνθηκίνπ δελ πξέπεη λα είλαη κηθξόηεξν από ην 10πιάζην ηνπ βάζνπο δηείζδπζεο γηα ην ζπγθεθξηκέλν πιηθό. Ο θαλόλαο ηνπ 10:1 είλαη νπσζδήπνηε πξνζεγγηζηηθόο αιιά ζε γεληθέο γξακκέο βξίζθεη εθαξκνγή ζηελ επηινγή θιίκαθαο αλάινγα κε ην πάρνο ηνπ δνθηκίνπ. Γηα ζθιεξνκεηξήζεηο ξνπηίλαο ρξεζηκνπνηνύληαη νη πνιύ γλσζηέο κεραλέο ηύπνπ ηξάπεδαο (bench-type machines). Μεγάιεο ζεκαζίαο είλαη ε ηνπνζέηεζε ηνπ δνθηκίνπ ζε θαηάιιειε ζέζε έλαληη ηνπ δηεηζδπηή. Γηα ζσζηή ηνπνζέηεζε δηακνξθώλεηαη ππνδνρέαο (anvil), πάλσ ζηνλ νπνίν ηνπνζεηείηαη ην δνθίκην Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Rockwell - Εθαπμογέρ (5) Γηα ηνπο ράιπβεο βαθήο θαη επαλαθνξάο έρεη επηθξαηήζεη ε θιίκαθα C. Δπίζεο γηα ην Ti θαη γηα πιηθά κε ζθιεξόηεηα κεγαιύηεξε ησλ 100 HRB. Υπηνζίδεξνη: Φξεζηκνπνηείηαη ε θιίκαθα Brinell. Γηα ζέζεηο όπνπ ε κέηξεζε απηή δελ είλαη δπλαηή ηόηε εθαξκόδνληαη νη θιίκαθεο Rockwell C θαη B. Δάλ ην εύξνο ζθιεξόηεηαο ην επηηξέπεη, ηόηε είλαη θαιύηεξεο νη θιίκαθεο Δ ή Κ, δηόηη ν δηεηζδπηήο 1/8 in. απνθέξεη θαιύηεξε κέζε έλδεημε κέηξεζεο. Κξάκαηα ραιθνύ θαη αινπκηλίνπ,καιαθνί ράιπβεο: θιίκαθα Β. Σεκάρηα θνληνκεηαιινπξγίαο: Διέγρνληαη ζηηο θιίκαθεο F, H θαη B. Ιδηαίηεξα ζπληζηάηαη ε θιίκαθα Β, όπνπ είλαη δπλαηόλ. Γίλεηαη αλαθνξά ζηε θαηλόκελε ζθιεξόηεηα, δηόηη ηα πιηθά θνληνκεηαιινπξγίαο έρνπλ πόξνπο σο απνηέιεζκα ηεο δηεξγαζίαο κνξθνπνίεζήο ηνπο. Τιηθά κε ηζηκεληνπνηεκέλα θαξβίδηα: Σηελ θιίκαθα Α. Δάλ είλαη αηζζεηή ε παξνπζία πόξσλ, ην απνηέιεζκα πάιη είλαη ε θαηλόκελε ζθιεξόηεηα. Γηα ζθιεξνκέηξεζε ηεο κήηξαο απαηηείηαη ηόηε ε πξνζθπγή ζε ηερληθέο κηθξνζθιεξνκέηξεζεο. Τιηθά επηθαλεηαθήο ζθιήξσζεο: Θα πξέπεη ην πάρνο επηθαλεηαθήο ζθιήξσζεο λα είλαη ηνπιάρηζηνλ 10πιάζην ηνπ βάζνπο δηείζδπζεο ηνπ δηεηζδπηή. Τν επηθαλεηαθό ζηξώκα ησλ πιηθώλ απηώλ (case) απαηηεί ζπλήζσο δηεηζδπηή αδάκαληα. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Απσέρ (1) Γηείζδπζε κε ηελ εθαξκνγή ελόο ζηαζεξνύ θνξηίνπ κεηαμύ 500 θαη 3.000 kgf, ελόο δηεηζδπηή από ζθιεξό ράιπβα (S) ή θαξβίδην ηνπ βνιθξακίνπ (W), ζρήκαηνο ζθαίξαο αθηίλαο 2,5, 5,10 ή 30 mm, ζηελ επηθάλεηα ελόο δνθηκίνπ, γηα θάπνην ζπγθεθξηκέλν ρξνληθό δηάζηεκα (κεηαμύ 10 θαη 30 s. Tηκέο κεηαμύ 10 θαη 15 s ζεσξνύληαη ηηκέο standard). Η ρξνληθή δηάξθεηα είλαη απαξαίηεην ζηνηρείν γηα ηελ θαιή εθηέιεζε ηεο δνθηκήο, δηόηη εμαζθαιίδεη ηε δηαθνπή ηεο πιαζηηθήο ξνήο ηνπ πιηθνύ θαηά ηε δηείζδπζε. Μεηά ηελ απνκάθξπλζε ηνπ θνξηίνπ κεηξάηαη ε δηάκεηξνο ηνπ απνηππώκαηνο ζην δνθίκην κε ρξήζε ελόο κηθξνζθνπίνπ κε κηθξνκεηξηθή δηάηαμε ελζσκαησκέλνπ ζην ζθιεξόκεηξν. H ηηκή ηεο ζθιεξόηεηαο (Ν/ mm2) πξνζδηνξίδεηαη κε εθαξκνγή κίαο καζεκαηηθήο ζρέζεο (ζεκεηώζεηο). Σπλήζσο ιακβάλεηαη ν κέζνο όξνο από δύν κεηξήζεηο ηεο δηακέηξνπ ηνπ απνηππώκαηνο ζε δύν θάζεηεο κεηαμύ ηνπο δηεπζύλζεηο. Πίλαθεο δίλνπλ ηελ ηηκή ηεο ζθιεξόηεηαο. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Η διείζδςζη (2) Υξεζηκνπνηεί δηεηζδπηή κεγάιεο δηακέηξνπ θαη κεγάια θνξηία γηα ηε δηείζδπζε. Τα ζηνηρεία απηά πξέπεη λα ιακβάλνληαη ππόςε γηα ηε ζεώξεζε ηνπ ζρήκαηνο θαη ηνπ κεγέζoπο ηνπ δνθηκίνπ, ζην νπνίν ζα εθηειεζζεί ε δνθηκή. Πνιιέο θνξέο, ιόγσ ηεο κεγάιεο δηακέηξνπ ηεο δηείζδπζεο, ην δνθίκην είλαη αθαηάιιειν γηα πεξαηηέξσ ρξήζε, ή ζα πξέπεη λα ηνπ εθαξκνζζεί κεραλνπξγηθή επεμεξγαζία. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Τιμή (3) Η ηηκή ηεο ζθιεξόηεηαο απνδίδεηαη από ηνλ αξηζκό, αθνινπζνύκελν από ηα θεθαιαία γξάκκαηα HB (Hardness Brinell), από ηα ραξαθηεξηζηηθά S ή W ηνπ πιηθνύ ηεο ζθαίξαο, από ηελ ηηκή ηνπ θνξηίνπ ζε Ν θαη από ην ρξόλν εθαξκνγήο ηνπ θνξηίνπ. Δηδηθά γηα ηε ζθαίξα 10 mm από θαξβίδην ζηα 29430 Ν είλαη πξναηξεηηθή ε αλαθνξά ηνπ θνξηίνπ θαη ηνπ ρξόλνπ εθαξκνγήο όηαλ θπκαίλεηαη ζην εύξνο standard 10 έσο 15 s. Δηζη 140 HBW 2,5 / 613 / 15 ζεκαίλεη ηηκή ζθιεξόηεηαο Brinell 140 κε δηεηζδπηή ζθαίξα θαξβηδίνπ δηακέηξνπ 2,5 mm γηα ρξόλν 15 s. Δλώ 240 ΗBW ζεκαίλεη ηηκή ζθιεξόηεηαο Brienell 240 κε δηεηζδπηή ζθαίξα θαξβηδίνπ δηακέηξνπ 10 mm ζηα 29430 Ν θαη γηα ρξόλν 15 s. Τν εύξνο ησλ ηηκώλ ηεο ζθιεξόηεηαο Brinell θπκαίλεηαη κεηαμύ ηεο ηηκήο 16 HB γηα ην καιαθό αινπκίλην, κέρξη 627 ΗΒ γηα ράιπβεο καξηελζηηηθήο βαθήο (αληίζηνηρε ηηκή γηα ην 60 HRC). Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Πάσορ δοκιμίος (4) Με βάζε ην πιηθό θαη ηε ζθιεξόηεηά ηνπ ππάξρεη κία ζρέζε κεηαμύ ηεο ηηκήο ηνπ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ (test force F) θαη ηεο δηακέηξνπ ηεο ζθαίξαο D: F/D2 (N/mm2). Οζν κεγαιύηεξε ε ηηκή ηνπ ιόγνπ, ηόζν ζθιεξόηεξν ην πιηθό. Γηαηεξώληαο ην ιόγν F/D2 ζηαζεξό νη ιακβαλόκελεο ηηκέο ζθιεξόηεηαο είλαη ηζνδύλακεο κεηαμύ ηνπο θαη βέβαηα ζπγθξίζηκεο. Δμ απηώλ ε επηινγή ηεο εθαξκνγήο πςειήο ή ρακειήο ηηκήο ηεο δύλακεο πξνζδηνξίδεηαη από ην πάρνο ηνπ δνθηκίνπ. Υπάξρνπλ πίλαθεο ειάρηζηνπ πάρνπο δνθηκίσλ γηα θάζε δύλακε θαη ζθιεξόηεηα. Γηαθνξεηηθά επηβάιιεηαη ρνλδξηθόο ππνινγηζκόο ηνπ βάζνπο δηείζδπζεο, απηό πξέπεη λα πνιιαπιαζηαζζεί επί 8 γηα λα πξνθύςεη ην ειάρηζην πάρνο ηνπ πιηθνύ ην νπνίν κπνξεί λα δερζεί ηε δεδνκέλε δηείζδπζε. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Διειζδςηήρ (5) Σηηο πξνδηαγξαθέο ASTM E 10 νξίδεηαη όηη ε δηάκεηξνο standard ηνπ δηεηζδπηή γηα ηελ εθηέιεζε ηεο δνθηκήο είλαη ηα 10 mm. Η ζθιεξόηεηα ηνπ πιηθνύ θαηαζθεπήο ηνπ ζα πξέπεη λα είλαη κεγαιύηεξε ησλ 850 HV. Όηαλ ρξεζηκνπνηνύληαη ζθαίξεο κηθξόηεξεο δηακέηξνπ ζα πξέπεη λα αλαθέξνληαη ζηηο ηερληθέο εθζέζεηο. Σθαίξεο από ζθιεξό ράιπβα κπνξνύλ λα ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ζθιεξνκεηξήζεηο κέρξη ηα 444 ΗΒ. Όηαλ ε ζθιεξόηεηα ηνπ δνθηκίνπ μεπεξλάεη ηελ ηηκή απηή, ηόηε είλαη πηζαλή ε κόληκε πιαζηηθή παξακόξθσζε ηεο ζθαίξαο από ζθιεξό ράιπβα. Μέρξη ηα 500 ΗΒ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηείηαη κία εηδηθή πνηόηεηα ράιπβα, ν ράιπβαο Hultgren. Γηα ην εύξνο 444 έσο 627 ΗΒ ρξεζηκνπνηείηαη ην WC. Όηαλ ρξεζηκνπνηνύληαη πιηθά δηαθνξεηηθά από ην ράιπβα, πξέπεη λα αλαθέξνληαη ζηηο ηερληθέο εθζέζεηο. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Αποηύπωμα (6) Γηα ηε κέηξεζε ηνπ απνηππώκαηνο ππάξρεη εηδηθό κηθξνζθόπην κε κηθξόκεηξν ζηε ζπζθεπή. Σηε δηαδηθαζία απηή ππεηζέξρεηαη ε κνξθή ηνπ απνηππώκαηνο, ε νπνία, αλάινγα κε ην πιηθό, δηαθέξεη. Δηζη, ηίζεηαη ζέκα αθξίβεηαο ηεο κέηξεζεο, αλ δελ ιεθζνύλ ππόςε νξηζκέλεο ιεπηνκέξεηεο. Τν πξόβιεκα έγθεηηαη ζηνλ αθξηβή πξνζδηνξηζκό ηεο αηρκήο ηνπ απνηππώκαηνο (νξηαθό ζεκείν επαθήο ηνπ δηεηζδπηή κε ην πιηθό ηνπ δνθηκίνπ). Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Αποηύπωμα (7) Υπάξρνπλ πιηθά ζηα νπνία παξαηεξείηαη αλύςσζε ηνπ πιηθνύ ζην όξην ηνπ απνηππώκαηνο (a. θνξπθή – ridging). Τόηε ε θαηλόκελε δηάκεηξνο είλαη κεγαιύηεξε από ηελ πξαγκαηηθή δηάκεηξν ηνπ απνηππώκαηνο (κέηαιια ςπρξήο παξακόξθσζεο θαη απαλζξαθσκέλνη ράιπβεο). Υπάξρνπλ πιηθά ζηα νπνία παξαηεξείηαη βύζηζε ηνπ πιηθνύ ζην όξην ηνπ απνηππώκαηνο (b. βπζόο – sinking). Τόηε ε θαηλόκελε δηάκεηξνο είλαη κηθξόηεξε από ηελ πξαγκαηηθή δηάκεηξν ηνπ απνηππώκαηνο (πιήξσο αλνπηεκέλα κέηαιια θαη ράιπβεο επηθαλεηαθήο ζθιήξσζεο). Υπάξρνπλ πιηθά ζηα νπνία ε βύζηζε ζπλερίδεηαη ρσξίο ηελ εκθάληζε ησλ δύν πξνεγνύκελσλ ελδείμεσλ (c. επίπεδν – flat). Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell (8) Τα standard ρξεζηκνπνηνύκελα θνξηία είλαη 500, 1000, 1500, 2000, 2500 θαη 3000 kgf. Τα 500-kgf ρξεζηκνπνηνύληαη γηα καιαθά κέηαιια (ραιθόο, αινπκίλην). Τα 3000-kgf γηα ζθιεξνύο ράιπβεο θαη ρπηνζηδήξνπο. πληζηάηαη όπσο ην επηιεγόκελν θνξηίν γηα δεδνκέλε δνθηκή, νδεγεί ζε δηάκεηξν απνηππώκαηνο, κε ηηκή θπκαηλόκελε κεηαμύ ηνπ 25% θαη ηνπ 60% ηεο ηηκήο ηεο δηακέηξνπ ηνπ δηεηζδπηή. Τν πάρνο ηνπ δνθηκίνπ πξέπεη λα είλαη ηνπιάρηζηνλ 8 θνξέο κεγαιύηεξν από ην βάζνο δηείζδπζεο. Τν βάζνο ππνινγίδεηαη από καζεκαηηθή ζρέζε. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Εθαπμογέρ (9) Γηα ηνπο ράιπβεο ε δνθηκή είλαη εθαξκόζηκε ζηηο θαηεγνξίεο ραιύβσλ βαθήο θαη επαλαθνξάο, όπσο θαη ζηνπο αλνπηεκέλνπο. Δίλαη κε εθαξκόζηκε ζηηο πεξηπηώζεηο ραιύβσλ επηθαλεηαθήο βαθήο θαη ζθιήξσζεο. Γηόηη ε επηηπγραλόκελε επηθαλεηαθή ζθιεξόηεηα είλαη εθηόο ηνπ εύξνπο κεηξήζεσλ Brinell, θαη ην βάζνο ζθιήξσζεο ζπλήζσο είλαη κηθξόηεξν από ην βάζνο δηείζδπζεο ηεο δνθηκήο. Γηα ηνπο ρπηνζηδήξνπο ε κέζνδνο είλαη ηδηαίηεξα ζπληζηώκελε. Η κεγάιε επηθάλεηα επαθήο ηνπ δηεηζδπηή κε ην δνθίκην, αλαηξεί ηηο κεγάιεο δηαθνξέο ζηε ζθιεξόηεηα κεηαμύ ησλ ζηδεξνύρσλ θάζεσλ θαη ησλ ηεκαρίσλ ηνπ γξαθίηε. Οη θαηεγνξίεο δηακόξθσζεο (wrought) ησλ κε ζηδεξνύρσλ κεηάιισλ ειέγρνληαη ζηε δνθηκή Brinell, ζπλήζσο ππό θνξηίν 500 kgf θαη ζπαληώηεξα ππό θνξηίν 1.500 kgf. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Brinell – Εθαπμογέρ (10) Οη θαηεγνξίεο δηακόξθσζεο (wrought) ησλ κε ζηδεξνύρσλ κεηάιισλ ειέγρνληαη ζηε δνθηκή Brinell, ζπλήζσο ππό θνξηίν 500 kgf θαη ζπαληώηεξα ππό θνξηίν 1.500 kgf. Μεξηθά θξάκαηα πςειώλ αληνρώλ (κε βάζε ην Ti θαη ην Ni) ηα νπνία ζθιεξαίλνπλ κε κεηαζρεκαηηζκνύο θάζεσλ ή γήξαλζε, ειέγρνληαη ππό θνξηίν 3.000 kgf. Σηηο ηδηαίηεξεο πεξηπηώζεηο πνιύ καιαθώλ θξακάησλ πξέπεη λα ιακβάλεηαη ππόςε ην θαηώηεξν όξην ηεο θιίκαθαο Brinell (16 HB – 500 kgf), ώζηε λα εθαξκόδεηαη πιένλ ε ηερληθή ηεο κηθξνζθιεξνκέηξεζεο. Γηα ηα πιηθά ηεο θνληνκεηαιινπξγίαο (Powder Metallurgy Parts, P/M Parts) ε δνθηκή Brinell εθαξκόδεηαη γηα ηνπο ίδηνπο αθξηβώο ιόγνπο όπσο ζηνπο ρπηνζηδήξνπο. Τε ζέζε ησλ λεζίδσλ γξαθίηε ζηα πιηθά απηά θαηέρνπλ νη πόξνη, νη νπνίνη πνηθίιινπλ ζε κέγεζνο θαη δηαζπνξά. Σηηο πεξηπηώζεηο απηέο εθαξκόδεηαη ε δνθηκή Brinell ειαθξνύ θνξηίνπ. Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Vickers - Απσέρ (1) Αθνινπζεί ηελ αξρή ηεο ζθιεξόηεηαο Brinell. Ο δηεηζδπηήο είλαη ππξακίδα από αδάκαληα κε γσλία κεηαμύ ησλ επηθαλεηώλ 136ν. Γηαζέηεη αηρκή ηεηξαγσληθήο ππξακίδαο θαη ην απνηύπσκα είλαη ηεηξάγσλν (ζε αληζόηξνπα πιηθά κπνξεί λα είλαη ξόκβνο). Τν βάζνο δηείζδπζεο είλαη πεξίπνπ ίζν κε ην 1/7 ηνπ κήθνπο ηεο δηαγσλίνπ ηνπ ηεηξαγώλνπ. Η ζθιεξόηεηα Vickers (HV) είλαη ν αξηζκόο πνπ πξνθύπηεη από ηνλ ππνινγηζκό ηνπ ιόγνπ ηνπ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ πξνο ηελ επηθάλεηα ηνπ απνηππώκαηνο. Τν D κεηξάηαη από δηάηαμε κηθξνζθνπίνπ κε κηθξόκεηξν ηελ νπνία δηαζέηεη ην ζθιεξόκεηξν Vickers. H ηηκή ηνπ νδεγεί ζηνλ ππνινγηζκό ηεο επηθάλεηαο ηνπ απνηππώκαηνο. Σπλήζσο γίλεηαη ρξήζε πηλάθσλ νη νπνίνη απνδίδνπλ ηελ ηηκή ζθιεξόηεηαο έρνληαο κεηαηξέςεη ηελ ηηκή ηεο δηαγσλίνπ ζε εκβαδόλ επηθάλεηαο απνηππώκαηνο, νπόηε δελ απαηηείηαη ν ππνινγηζκόο ηνπ εκβαδνύ ηνπ απνηππώκαηνο Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Vickers - Αποηύπωμα (2) Δοκιμή ζκληπόηηηαρ Vickers – Τιμή (3) Η ζθιεξόηεηα απνδίδεηαη από ηνλ αξηζκό ζε ηηκέο ηάζεο, δει. ζε N/mm2, ζπλνδεπόκελν από ηα θεθαιαία γξάκκαηα HV, από ηελ ηηκή ηεο δύλακεο πνπ εθαξκόζζεθε ζε N θαη από ην ρξόλν θαηά ηνλ νπνίν εθαξκόζζεθε ην θνξηίν ζε s. Γειαδή 190 HV 294,3/20 ζεκαίλεη ζθιεξόηεηα 190 Vickers κε θνξηίν 294,3 Ν ην νπνίν εθαξκόζζεθε γηα 20 s. Tα εθαξκνδόκελα θνξηία κεηαβάιινληαη από 1 kgf έσο 120. Φνξηία standard ζεσξνύληαη ηα 5, 10, 20, 30, 50, 100 θαη 120 kgf. Δίλαη πξνθαλέο όηη όζν κεγαιύηεξν ην θνξηίν ηόζν κεγαιύηεξν ην D (γηα ην ίδην πιηθό) νπόηε ε ηηκή ηεο ζθιεξόηεηαο θαζίζηαηαη πεξηζζόηεξν αθξηβήο. Γηα πνιιέο δνθηκέο όκσο ηα 50 kgf ζεσξνύληαη ε κέγηζηε ηηκή θνξηίνπ, δηόηη ππάξρεη θίλδπλνο ζξαύζεο ηνπ αδακάληηλνπ δηεηζδπηή, εάλ ην πιηθό είλαη ζθιεξό θαη επηρεηξεζεί δηείζδπζε ππό κεγαιύηεξν θνξηίν. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (1 – Αρχές) Vickers – Knoop – Yπερήχων Η δνθηκή κηθξνζθιεξνκέηξεζεο Knoop – Vickers επηδηώθεη ηε δηείζδπζε ελόο δηεηζδπηή από αδάκαληα ζηελ επηθάλεηα ηνπ δνθηκίνπ ππό πνιύ κηθξό θνξηίν θπκαηλόκελν κεηαμύ ηνπ 1 θαη ηνπ 1.000 gf. Ο όξνο κηθξνζθιεξνκέηξεζε ζπλδέεηαη πεξηζζόηεξν κε ην κέγεζνο ηνπ απνηππώκαηνο παξά κε ηελ ηηκή ηνπ θνξηίνπ. Σηηο δνθηκέο Knoop θαη Vickers ε ηηκή ηεο ζθιεξόηεηαο ππνινγίδεηαη κεηά από κέηξεζε ζπγθεθξηκέλνπ γεσκεηξηθνύ ραξαθηεξηζηηθνύ ηνπ απνηππώκαηνο ζε κηθξνζθόπην θαη αλαθνξά, αθόινπζα, ζε πίλαθεο, γηα εύξεζε ηεο ηηκήο (ASTM E 384). Σηε δνθηκή ππεξήρσλ (ultrasonic) ε κεηξώκελε κεηαβνιή ζηε ζπρλόηεηα δόλεζεο ηνπ δηεηζδπηή, νδεγεί ζηε δηαθξίβσζε ηεο ηηκήο ηεο ζθιεξόηεηαο, ρσξίο λα απαηηείηαη ε εθαξκνγή κηθξνζθνπίνπ. Καη νη ηξεηο απηέο ηερληθέο επηβάιινπλ βάζνο δηείζδπζεο κηθξόηεξν ησλ 19 κm. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (2 – Αρχές) Vickers – Knoop H αξρή θαη ηα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ηεο δνθηκήο Vickers πνπ πξναλαθέξζεθαλ ηζρύνπλ θαη γηα ηε κηθξνθιίκαθα. Ο δηεηζδπηήο Knoop δηαζέηεη κία ξνκβν-ππξακηδνεηδή αηρκή, ε νπνία πξνμελεί ξνκβνεηδέο απνηύπσκα ζην δνθίκην, κε ιόγν ηηκώλ κεγάιεο θαη κηθξήο δηαγσλίνπ ίζν κε 7:1. H ζθιεξόηεηα Knoop (ΗΚ) είλαη ν ιόγνο ηνπ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ πξνο ηελ επηθάλεηα ηνπ απνηππώκαηνο. ΗΚ = Ρ/Α = Ρ/CL2 Τν βάζνο δηείζδπζεο είλαη πεξίπνπ ην 1/30 ηνπ κήθνπο ηεο κεγάιεο δηαγσλίνπ ηνπ απνηππώκαηνο. H γεσκεηξία ηνπ δηεηζδπηή απηνύ θαζηζηά ηε δνθηκή ηδηαίηεξα εθαξκόζηκε ζε ζθιεξά θαη εύζξππηα πιηθά (γπαιί). Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (3 – Aποτύπωμα) Vickers – Knoop Ο αδακάληηλνο δηεηζδπηήο Knoop θαη ε κνξθή ηνπ απνηππώκαηνο ηελ νπνία πξνμελεί ζηελ επηθάλεηα ηνπ δνθηκίνπ. Μνξθέο απνηππσκάησλ κεηά από κηθξνζθιεξνκέηξεζε Knoop/Vickers ζην ίδην πιηθό θαη γηα δηάθνξα θνξηία γηα ιόγνπο ζύγθξηζεο. Γηα δεδνκέλν θνξηίν ν δηεηζδπηήο Vickers εηζέξρεηαη ζε δηπιάζην βάζνο ζε ζρέζε κε ην δηεηζδπηή Knoop ζην ίδην πιηθό). Αξα ε Vickers ιηγόηεξν επαίζζεηε ζε ιεπηέο δηαθνξέο ηεο επηθαλεηαθήο θαηάζηαζεο ηνπ δνθηκίνπ. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (4 – Τιμή) Vickers – Knoop Δίλαη όκνηα κε ηε (κάθξν) - ζθιεξνκέηξεζε Vickers. Mεηξάηαη ην κήθνο ηεο κεγάιεο δηαγσλίνπ ηνπ ξόκβνπ ηνπ απνηππώκαηνο, πξνζδηνξίδεηαη ην εκβαδόλ θαη από πίλαθεο ε ηηκή ηεο ζθιεξόηεηαο Κnoop. Η κέηξεζε ηνπ απνηππώκαηνο γίλεηαη από κηθξνζθόπην, ην νπνίν είλαη ελζσκαησκέλν ζην ζθιεξόκεηξν. Η εύξεζε ηεο ηειηθήο ηηκήο γίλεηαη είηε κεραληθά (από ην ρεηξηζηή κε ρξήζε πηλάθσλ), είηε απηνκαηνπνηεκέλα από ην ίδην ην κεράλεκα. Σεκαληηθή παξάκεηξνο ε πξνεηνηκαζία ηεο επηθάλεηαο ηνπ δνθηκίνπ. Πεξηζζόηεξν απζηεξή, όζν κηθξαίλεη ην εθαξκνδόκελν θνξηίν. Όηαλ ην θνξηίν είλαη κηθξόηεξν ησλ 100 gf, ηόηε απαηηείηαη κεηαιινγξαθηθή πξνεηνηκαζία ηεο επηθάλεηαο. Έλα ηέηνην δνθίκην, εγθηβσηηζκέλν ζε βαθειίηε, απνηειεί ηαπηόρξνλα δνθίκην νπηηθνύ κεηαιινγξαθηθνύ ειέγρνπ. Σεκαληηθή παξάκεηξνο ε επηινγή ηνπ θαηάιιεινπ κεγέζνπο ηνπ απνηππώκαηνο. Δάλ είλαη πνιύ κηθξό γηα ιήςε αθξηβνύο αλάγλσζεο ηόηε ζα πξέπεη λα απμεζεί ην θνξηίν, θαη αληίζηξνθα. Όηαλ ειέγρνληαη λέα πιηθά ζα πξέπεη λα εθηεινύληαη δνθηκέο κε δηαθνξεηηθά θνξηία, κέρξηο όηνπ ζπγθεθξηκελνπνηεζεί ε δηαδηθαζία. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (5 – Λεπτομέρειες) Vickers – Knoop Φξπζόο θαλόλαο όηη ε απόζηαζε δηαδνρηθώλ κεηξήζεσλ πξέπεη λα είλαη ηνπιάρηζηνλ δηπιάζηα από ηελ απόζηαζε ηεο πιαζηηθήο παξακόξθσζεο ηνπ πιηθνύ από κία δνθηκή. Τηκέο κηθξνζθιεξνκέηξεζεο κε θνξηία κηθξόηεξα ησλ 500 gf (Knoop) θαη 100 gf (Vickers) είλαη ζπλάξηεζε ηνπ κεγέζνπο ηνπ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ. Σπλήζσο ε κηθξν-Knoop ειαηηώλεηαη κε ηελ αύμεζε ηνπ θνξηίνπ, ελώ ε κηθξν-Vickers απμάλεηαη. Από ηα 300 gf πεξίπνπ ε ηηκή ηεο θαζίζηαηαη αλεμάξηεηε ηνπ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ γηα κεγάιε νκάδα πιηθώλ, κεηαμύ ησλ νπνίσλ νη ζθιεξνί ράιπβεο θαη ηα θξάκαηα ραιθνύ. Η επηινγή ηνπ θνξηίνπ εμαξηάηαη από ην επηζπκεηό κέγεζνο ηνπ απνηππώκαηνο. Γηα κεγαιύηεξε αθξίβεηα επηιέγεηαη θαηά ην δπλαηόλ κεγαιύηεξν θνξηίν. Κάζε ζύγθξηζε ηηκώλ HK κε θνξηίν κηθξόηεξν ησλ 500 gf θαη HV κε θνξηίν κηθξόηεξν ησλ 100 gf δελ είλαη ηζρπξή εάλ δελ έρεη πξνεγεζεί εμάξηεζε ησλ ηηκώλ από ην εθαξκνδόκελν θνξηίν. Σπλεπώο ζηηο αλαθνξέο ηηκώλ κηθξνζθιεξνκέηξεζεο κε ηηο ηερληθέο απηέο είλαη απαξαίηεην λα αλαθέξεηαη ην εθαξκνδόκελν θνξηίν. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (6) Υπέρηχοι - Αρχές Δλαιιαθηηθή ηερληθή σο πξνο ηηο δύν πξναλαθεξζείζεο ηερληθέο. Φξεζηκνπνηεί έλα δηεηζδπηή Vickers, ν νπνίνο είλαη πξνζαξκνζκέλνο ζην άθξν κεηαιιηθήο ξάβδνπ καγλεηνζπζηνιήο. Η ξάβδνο δηεγείξεηαη ζε δόλεζε ζηε θπζηθή ηεο ζπρλόηεηα από έλαλ πηεδνειεθηξηθό κεηαηξνπέα. Η ζπρλόηεηα ζπληνληζκνύ ηεο ξάβδνπ κεηαβάιιεηαη όηαλ ην ειεύζεξν άθξν ηεο έξρεηαη ζε επαθή κε ηελ επηθάλεηα ηνπ δνθηκίνπ. H ζπζθεπή είλαη θαιηκπξαξηζκέλε γηα ην γλσζηό κέηξν ειαζηηθόηεηαο ηνπ ειεγρόκελνπ πιηθνύ. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (7) Υπέρηχοι - Αρχές Η επηθάλεηα επαθήο δηεηζδπηή-επηθάλεηαο δνθηκίνπ κπνξεί λα ππνινγηζζεί από ηε κεηξώκελε ζπρλόηεηα ζπληνληζκνύ θαηά ηε δηάξθεηα εθαξκνγήο ηνπ θνξηίνπ. Η επηθάλεηα απηή είλαη αληηζηξόθσο αλάινγε ηεο ζθιεξόηεηαο ηνπ ειεγρόκελνπ πιηθνύ, ππό ηελ πξνϋπόζεζε ηνπ ζηαζεξνύ εθαξκνδόκελνπ θνξηίνπ. Σπλεπώο ε κεηξνύκελε ηηκή ζπρλόηεηαο κεηαηξέπεηαη ζηελ αληίζηνηρε ηηκή ζθιεξόηεηαο. H ηειηθή ςεθηαθή έλδεημε κπνξεί λα είλαη ζηηο θιίκαθεο Vickers ή Rockwell C. Δθαξκνδόκελν θνξηίν κέρξη 800 gf. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (8) Υπέρηχοι - Αρχές Πιενλέθηεκα ε κέηξεζε ηεο επηθάλεηαο ηνπ απνηππώκαηνο γίλεηαη θαηά ηε δηάξθεηα εθαξκνγήο ηνπ θνξηίνπ. Σηηο θιαζηθέο κεζόδνπο ε κέηξεζε γίλεηαη αθνύ απνκαθξπλζεί ην θνξηίν. Τόηε ην πιηθό έρεη ην ρξόλν λα αλαθνπθηζζεί ειαζηηθά, νπόηε ε ηειηθή επηθάλεηα ζηελ νπνία γίλεηαη ε κέηξεζε είλαη δηαθνξεηηθή από ηελ ηδαληθή αξρηθή. Tα θαηλόκελα απηά κπνξνύλ λα νδεγήζνπλ ζε εζθαικέλε κέηξεζε ηεο ηηκήο ηεο ζθιεξόηεηαο. Δοκιμές μικροσκληρομέτρησης (9) Υπέρηχοι – Αποτύπωμα / συάλματα Σην a έλα «ηέιεην» απνηύπσκα Vickers από έλα ηππηθό κέηαιιν. Σην b έλα παξακνξθσκέλν απνηύπσκα ηππηθό ησλ αλνπηεκέλσλ κεηάιισλ. Δδώ γίλεηαη «ππεξεθηίκεζε» ηεο ηηκήο ηεο ζθιεξόηεηαο. Σην c ππάξρεη βαξεινεηδήο παξακόξθσζε ηνπ απνηππώκαηνο ηππηθή ησλ εξγνζθιεξπκέλσλ κεηάιισλ. Δςναμικέρ δοκιμέρ ζκληπόηηηαρ (Shore) Γνθηκέο «αλαπήδεζεο» (rebound testing). Καηά ηε δηαδηθαζία απηή έλα βαξίδην (ζθπξί) ηνπ Scleroscνpe dynamic hardness tester κε άθξε αδάκαληαο πξνζπίπηεη ζηελ επηθάλεηα ηνπ δνθηκίνπ από δεδνκέλν ύςνο, θαη αλαπεδά. To ύςνο αλαπήδεζεο ζε βαζκνλνκεκέλε θιίκαθα απνηειεί ηε ζθιεξόηεηα αλαπήδεζεο – Shore. Τν βαξίδην βξίζθεηαη κέζα ζε θαηαθόξπθν γπάιηλν ζσιήλα, ζηνλ νπνίν ππάξρεη δηάηαμε γηα ελεξγνπνίεζε ηνπ βαξηδίνπ θαζ ύςνο, πξνθεηκέλνπ λα πξνζπέζεη ζηελ επηθάλεηα ηνπ δνθηκίνπ. Υπάξρνπλ δύν ηύπνη δπλακηθώλ ζθιεξόκεηξσλ αλαπήδεζεο, model C θαη model D. Ο ηύπνο C έρεη βαζκνλόκεζε ζην γπάιηλν ζσιήλα από 0 έσο 140. Τν 0 αληηζηνηρεί ζε καιαθά πιηθά, ην 100 ζηνπο ζθιεξνύο ράιπβεο. Πέξαλ ηνπ 100 ε βαζκνλόκεζε γίλεηαη γηα πεξηζζόηεξν ζθιεξά πιηθά. Ο ηύπνο D δίδεη ηελ έλδεημε ζε αλαινγηθή ή ςεθηαθή κνξθή (δελ δηαζέηεη βαζκνλνκεκέλν ζσιήλα). Σηνλ ηύπν C ην βαξίδην αλπςώλεηαη θαη απειεπζεξώλεηαη κε εκθύζεζε αέξα. Σηνλ ηύπν D κε κεραληθό ηξόπν. Δοκιμέρ σάπαξηρ – Κλίμακα Mohs Η δνθηκή ράξαμεο ηεο επηθάλεηαο (scratch test) ελόο δνθηκίνπ από θάπνην ζθιεξόηεξν πιηθό απνηειεί κία από ηηο παιαηόηεξεο κεζόδνπο εθηίκεζεο ηεο ζθιεξόηεηαο. H πνιύ γλσζηή θιίκαθα Mohs πεξηιακβάλεη βαζκνλνκεκέλα ζε ζεηξά 10 νξπθηά ην θαζέλα από ηα νπνία ραξάδεη όζα ην αθνινπζνύλ αιιά ραξάζζεηαη από απηά πνπ βξίζθνληαη πάλσ από απηό: Γηακάληη…………………………..10 Κνξνύλδην……………………….. 9 Τνπάδην…………………………….. 8 Φαιαδίαο…………………………… 7 Οξζόθιαζην (άζηξηνη)…….. 6 Απαηίηεο………………………….. 5 Φζνξίηεο…………………………. 4 Αζβεζηίηεο………………………. 3 Γύςνο………………………………. 2 Τάιθεο…………………………….. 1 Σκληπομέηπηζη με θοπηηά ζκληπόμεηπα (1) Σηηο βηνκεραληθέο εθαξκνγέο είλαη επξύηαηα δηαδεδνκέλε ε ζθιεξνκέηξεζε κε θνξεηά ζθιεξόκεηξα κηθξνύ κεγέζνπο. Η αξρή ιεηηνπξγίαο ηνπο είλαη βέβαηα δηαθνξεηηθή από ηα όζα αλαπηύρζεθαλ κέρξη ηώξα. Πξόθεηηαη γηα κία δπλακηθή δνθηκαζία ζηελ επηθάλεηα ηνπ κεηάιινπ, όπσο ε κέζνδνο Δquotip. Έλα ζθαηξίδην από ζθιεξό κέηαιιν σζείηαη από έλα ειαηήξην πάλσ ζηελ επηθάλεηα ηνπ πξνο έιεγρν κεηάιινπ. Τν ζθαηξίδην πξνθαιεί παξακόξθσζε ηεο επηθάλεηαο θαηά ηελ πξόζπησζε, ράλεη κέξνο ηεο θηλεηηθήο ηνπ ελέξγεηαο θαη αλαπεδά. Η απώιεηα ελέξγεηαο αλαγλσξίδεηαη κε κέηξεζε από ην ζύζηεκα ησλ ηαρπηήησλ πξόζπησζεο (vi) θαη αλαπήδεζεο (vr) ζε θάπνην δεδνκέλν ζεκείν ηνπ νξγάλνπ. Σκληπομέηπηζη με θοπηηά ζκληπόμεηπα (2) Η κέηξεζε ηεο ηαρύηεηαο επηηπγράλεηαη κε θαηάιιειε καγλεηηθή κέηξεζε. Σπλήζσο δηαζέηνπλ κία δηθή ηνπο αλεμάξηεηε θιίκαθα ζηελ νπνία απνδίδνπλ ηε ζθιεξόηεηα. Γηαζέηνπλ θαη ινγηζκηθό κεηαηξνπήο ηεο ηηκήο απηήο ζηηο θιίκαθεο Rockwell, Brinell, Vickers. Γηα ιόγνπο αμηνπηζηίαο εθηεινύληαη πεξηζζόηεξεο από κία κεηξήζεηο θαη ην όξγαλν ππνινγίδεη ην κέζν όξν. Η αμηνπηζηία ησλ κεηξήζεσλ δελ κπνξεί λα ζπγθξηζεί κε ηηο κεηξήζεηο ησλ ζηαζεξώλ παλάθξηβσλ νξγάλσλ. Πξνζθέξνπλ όκσο κεγάιν έξγν ζηηο κνλάδεο επεμεξγαζίαο κεηάιινπ (παξαγσγηθή δηαδηθαζία) θαη ζηηο πξαγκαηνγκσκνζύλεο (κεηξήζεηο πεδίνπ) δηόηη είλαη κηθξά, ειαθξά θαη εύρξεζηα θαη δελ απαηηνύλ γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπο ηδηαίηεξα εθπαηδεπκέλν πξνζσπηθό. Σςζσέηιζη ζκληπόηηηαρ και μησανικήρ ανηοσήρ Μεηαηποπή κλιμάκων ζκληπόηηηαρ με πίνακερ Τόζν ε ζθιεξόηεηα όζν θαη ε κεραληθή αληνρή απνηεινύλ ελδείμεηο ηεο ζπκπεξηθνξάο ηνπ πιηθνύ ζε θαηαπνλήζεηο πνπ νδεγνύλ ζηελ πιαζηηθή ηνπ παξακόξθσζε. Δρνπλ γίλεη κεγάιεο πξνζπάζεηεο ζπζρέηηζεο ησλ δύν απηώλ ελλνηώλ ζε ηερλνινγηθό επίπεδν θαη ζύκθσλα κε ην ASTM E140 ππάξρνπλ πίλαθεο κεηαηξνπώλ από ηε κία θιίκαθα ζθιεξόηεηαο ζε άιιε ζε κία κεγάιε θαηεγνξία ηερλνινγηθώλ πιηθώλ. Δηδηθά γηα ηνπο αλζξαθνύρνπο ράιπβεο ππάξρεη ζπζρέηηζε ηεο αληνρήο ηνπο (UTS θαη ζΓ) κε ηε ζθιεξόηεηα Brinell ζύκθσλα κε ηε ζρέζε: Tensile Strength (MPa) = 3,45 HB Σε Πίλαθα ε ζπζρέηηζε ηηκώλ ησλ UTS κε ηε ζθιεξόηεηα Brinell, Vickers θαη Rockwell γηα ηνπο πεξηζζόηεξνπο αλζξαθνύρνπο ράιπβεο. Παξόιν όηη ν πίλαθαο απηόο είλαη πξνζεγγηζηηθόο, θξίλεηαη ηδηαίηεξα ρξήζηκνο γηα ηηο πεξηπηώζεηο πξαγκαηνγλσκνζπλώλ, όπνπ ε πξόζβαζε ζε όιεο ηηο ηερληθέο είλαη πνιιέο θνξέο αδύλαηε.
© Copyright 2024 Paperzz
