Për të përcaktuar fortësinë e një materiali, përdoret më shpesh shpikja e inxhinierit suedez Brinell - një metodë që mat vetitë e sipërfaqes dhe jep karakteristika shtesë të metaleve polimer.
Vlerësimi i materialit
Është falë këtij zbulimi që tani po vlerësohet përdorimi më efektiv i plastikës. Plastika jo shumë e fortë testohet për elasticitet dhe butësi në mënyrë që të përdoret si material izolues, izolues dhe amortizues. Zhvillimi i Brinell është një metodë për të përcaktuar forcën dhe fortësinë e një materiali që do të shërbejë në aplikime të rëndësishme - në ingranazhe dhe buzë, kushineta nën ngarkesë të rëndë, pajisje me fileto, etj.
Kjo metodë jep vlerësimin më të saktë të forcës. Vlera e parametrit, e cila shënohet me P1B, është e vështirë të mbivlerësohet. Më e përdorura për këtë qëllim është zhvillimi i Brinell, një metodë në të cilën një top çeliku prej pesë milimetrash shtypet në material. Sipas thellësisë së futjes së topit, përcaktohet GOST.
Histori
Në vitin 1900, një inxhinier nga Suedia Johan August Brinell, metodën që ai i propozoi botësshkenca e materialeve, e bërë e famshme. Ai jo vetëm që u emërua pas shpikësit, por u bë më i përdoruri, i standardizuar.
Çfarë është fortësia? Kjo është një veti e veçantë e një materiali që nuk përjeton deformim plastik nga veprimi lokal i kontaktit, i cili më së shpeshti zbret në futjen e një indeksuesi (trupi më i fortë) në material.
Fortësi e rikuperuar dhe e pakthyer
Metoda Brinell ndihmon në matjen e fortësisë së rivendosur, e cila përcaktohet nga raporti i madhësisë së ngarkesës me vëllimin e printimit, zonës së projektimit ose sipërfaqes. Kështu, fortësia mund të jetë vëllimore, projeksionale dhe sipërfaqësore. Kjo e fundit përcaktohet nga raporti: ngarkesa me zonën e gjurmës. Fortësia e madhe matet me raportin e ngarkesës me vëllimin e saj dhe fortësia e projeksionit është ngarkesa ndaj zonës së projeksionit që la gjurmë.
Ngurtësia e parikthyer me metodën Brinell përcaktohet nga të njëjtat parametra, vetëm forca e rezistencës bëhet vlera kryesore e matur, raporti i së cilës me sipërfaqen, vëllimin ose projeksionin tregohet nga indeksi i ngulitur në material. Fortësia vëllimore, e projeksionit dhe e sipërfaqes llogaritet në të njëjtën mënyrë: nga raporti i forcës së rezistencës ose me sipërfaqen e pjesës së ngulitur të indeksit, ose me zonën e saj të projeksionit, ose me vëllimin.
Përcaktimi i fortësisë
Aftësia për t'i rezistuar deformimit plastik dhe elastik kur ekspozohet ndaj një materiali më të fortëIndeksi është një përcaktim i fortësisë, domethënë, në fakt, ky është një test i dhëmbëzimit të materialit. Metoda e fortësisë Brinell është një matje se sa thellë një induktor ka depërtuar në një material. Për të ditur vlerën e saktë të fortësisë së një materiali të caktuar, është e nevojshme të matet thellësia e depërtimit. Për ta bërë këtë, ekziston metoda Brinell dhe Rockwell, metoda Vickers përdoret më rrallë.
Nëse metoda Rockwell përcakton drejtpërdrejt thellësinë e depërtimit të topit në material, atëherë Vickers dhe Brinell matin gjurmën me sipërfaqen e saj. Rezulton se sa më i thellë të jetë indeksi në material, aq më e madhe është zona e printimit. Absolutisht çdo material mund të testohet për fortësi: mineralet, metalet, plastika dhe të ngjashme, por fortësia e secilit prej tyre përcaktohet me metodën e vet.
Si të gjesh një mënyrë
Metoda e fortësisë Brinell është shumë e mirë për materialet johomogjene, për lidhjet që nuk janë shumë të forta. Jo vetëm lloji i materialit përcakton metodën e matjes, por edhe vetë parametrat që duhet të përcaktohen. Fortësia e lidhjeve matet, si të thuash, mesatarisht, pasi në to bashkëjetojnë materiale me karakteristika të ndryshme. Për shembull, gize. Ka një strukturë shumë heterogjene, ka çimentit, grafit, perlit, ferrit, dhe për këtë arsye fortësia e matur e gize është një vlerë mesatare, e përbërë nga fortësia e të gjithë përbërësve.
Matja e fortësisë së metaleve me metodën Brinell kryhet duke përdorur një indeksues të madh, në mënyrë që gjurma të merret në një zonë më të madhe të mostrës. Kështu, në këto kushte, mund të merret edhe një vlerë për gize, e cila është një mesatare për shumë faza dhe të ndryshme. Kjo metodë është shumë e mirë kur matni fortësinë e lidhjeve - gize, metale me ngjyra, bakër, alumin dhe të ngjashme. Kjo metodë tregon me saktësi vlerën e fortësisë së plastikës.
krahasim Rockwell
Është i mirë për metale të forta dhe super të forta, dhe vlera e fortësisë që rezulton është gjithashtu mesatare. I njëjti top ose kon çeliku shërben si tregues, por përveç tyre përdoret edhe një piramidë diamanti. Gjurma në material kur matet me metodën Rockwell rezulton gjithashtu të jetë e madhe dhe numri i fortësisë për faza të ndryshme është mesatar.
Metodat Brinell dhe Rockwell ndryshojnë në parim: e para e paraqet rezultatin si koeficient pas pjesëtimit të forcës së dhëmbëzimit me sipërfaqen e zonës së gjurmës, ndërsa Rockwell llogarit raportin e thellësisë së depërtimit me njësinë e shkallës së instrumenti që mat thellësinë. Kjo është arsyeja pse fortësia e Rockwell është praktikisht pa dimensione, dhe sipas Brinell ajo matet qartë në kilogramë për milimetër katror.
Metoda Vickers
Nëse mostra është shumë e vogël ose është e nevojshme të matet një objekt më i vogël se madhësia e gjurmës së indentit, e cila mat fortësinë e Rockwell ose Brinell, duhet të përdoren metodat e mikrofortësisë, ndër të cilat metoda Vickers është më e popullarizuara.. Indeksi është një piramidë diamanti, dhe gjurmët ekzaminohen dhe maten nga një sistem optik i ngjashëm me një mikroskop. Vlera mesatare gjithashtu do të dihet, por fortësia llogaritet ngazonë shumë më e vogël.
Nëse shkalla e objektit të matur është shumë e vogël, atëherë përdoret një testues i mikrofortësisë, i cili mund të bëjë një gjurmë në një kokërr, fazë, shtresë të veçantë dhe ngarkesa e dhëmbëzimit mund të zgjidhet në mënyrë të pavarur. Shkenca e metaleve lejon përdorimin e këtyre metodave për të përcaktuar ngurtësinë dhe mikrofortësinë e metaleve, dhe shkenca e materialeve në të njëjtën mënyrë përcakton mikrofortësinë dhe fortësinë e materialeve jometalike.
Raga
Ka tre diapazon për matjen e fortësisë. Në rangun makro, ngarkesa rregullohet nga 2 N në 30 kN. Mikrovargja kufizon jo vetëm ngarkesën në indeksues, por edhe thellësinë e depërtimit. Vlera e parë nuk kalon 2 N, dhe e dyta - më shumë se 0.2 μm. Në nanoranzh, vetëm thellësia e inkorporimit të indeksit është e rregulluar - më pak se 0.2 µm. Rezultati jep nanofortësinë e materialit.
Parametrat e matjes varen kryesisht nga ngarkesa e aplikuar në indeks. Kjo varësi madje mori një emër të veçantë - efekti i madhësisë, në anglisht - efekti i madhësisë së dhëmbëzimit. Natyra e efektit të madhësisë mund të përcaktohet nga forma e indeksit. Sferike - fortësia rritet me rritjen e ngarkesës, prandaj, ky efekt i madhësisë është i kundërt. Piramida Vickers ose Berkovich zvogëlon ngurtësinë me rritjen e ngarkesës (këtu, efekti i madhësisë së zakonshme ose të drejtpërdrejtë). Kon-sfera, e cila përdoret për metodën Rockwell, tregon se rritja e ngarkesës së pari çon në një rritje të fortësisë, dhe më pas, kur futet pjesa sferike,në rënie.
Materialet dhe metodat e matjes
Materialet më të forta që ekzistojnë aktualisht janë dy modifikime të karbonit: lonsdaleiti, i cili është gjysmë më i fortë se diamanti dhe fulleriti, i cili është dy herë më i fortë se diamanti. Zbatimi praktik i këtyre materialeve sapo ka filluar, por tani për tani, diamanti është më i vështiri nga ata të zakonshëm. Me ndihmën e tij vendoset fortësia e të gjitha metaleve.
Metodat e përcaktimit (më të njohurat) u renditën më lart, por për të kuptuar veçoritë e tyre dhe për të kuptuar thelbin, duhet të merrni parasysh të tjerat që mund të ndahen me kusht në dinamike, domethënë goditje, dhe statike, të cilat tashmë janë konsideruar. Metoda e matjes quhet ndryshe shkalla. Duhet kujtuar se më e popullarizuara është ende shkalla Brinell, ku fortësia matet me diametrin e gjurmës, e cila lë një top çeliku të shtypur në sipërfaqen e materialit.
Përcaktimi i numrit të fortësisë
Metoda Brinell (GOST 9012-59) ju lejon të shkruani numrin e fortësisë pa njësi matëse, duke e treguar atë HB, ku H është fortësia (ngurtësia) dhe B është vetë Brinell. Sipërfaqja e një gjurmë matet si pjesë e një sfere, jo si zona e një rrethi, siç bën shkalla Meyer, për shembull. Metoda Rockwell dallohet nga fakti se duke përcaktuar thellësinë e një topi ose koni diamanti që ka hyrë në material, fortësia është pa dimension. Është caktuar HRA, HRC, HRB ose HR. Formula e llogaritur e fortësisë duket si kjo: HR=100 (130) - kd. Këtu d është thellësia e dhëmbëzimit dhe k është koeficienti.
Fortësia e Vickers mund të jetëpërcaktohet nga gjurmët e lëna nga një piramidë tetraedrale e shtypur në sipërfaqen e materialit, në lidhje me ngarkesën që u bë piramidës. Zona e gjurmës nuk është një romb, por pjesë e zonës së piramidës. Njësitë Vickers duhet të konsiderohen si kgf për mm2, të shënuara me njësinë HV. Ekziston edhe një metodë matjeje sipas Shore (indentation), e përdorur më shpesh për polimere dhe ka dymbëdhjetë shkallë matjeje. Peshoret Asker korresponduese të bregut (modifikimi japonez për materiale të buta dhe elastike) janë në shumë mënyra të ngjashme me metodën e mëparshme, vetëm parametrat e pajisjes matëse janë të ndryshme dhe përdoren indekse të ndryshëm. Një metodë tjetër sipas Shore - me një rikthim - për modul të lartë, domethënë materiale shumë të forta. Nga kjo mund të konkludojmë se të gjitha metodat që masin fortësinë e një materiali ndahen në dy kategori - dinamike dhe statike.
Vegla dhe pajisje
Pajisjet për përcaktimin e fortësisë quhen testues të fortësisë, këto janë matje instrumentale. Testimi ndikon në një objekt në mënyra të ndryshme, kështu që metodat mund të jenë shkatërruese ose jo shkatërruese. Nuk ka asnjë lidhje të drejtpërdrejtë midis të gjitha këtyre shkallëve, pasi asnjë nga metodat nuk pasqyron vetitë themelore të materialit në tërësi.
Megjithatë, janë ndërtuar tabela mjaftueshëm të përafërta, ku peshore dhe metoda të ndryshme janë të lidhura për kategoritë e materialeve dhe grupet e tyre individuale. Krijimi i këtyre tabelave u bë i mundur pas një sërë eksperimentesh dhe testesh. Megjithatë, teoritë qëlejohet që një nga metodat e llogaritjes të kalojë nga një metodë në tjetrën nuk ekziston ende. Metoda specifike me të cilën përcaktohet fortësia zakonisht zgjidhet bazuar në pajisjet e disponueshme, detyrat e matjes, kushtet e matjes dhe, natyrisht, nga vetitë e vetë materialit.
