نظرة عامة: اختبار صلابة روكويل

يعد اختبار صلابة Rockwell أحد أكثر الطرق الأساسية والفعالة لاختبار صلابة المواد المختلفة. اخترعها ستانلي ب. روكويل في عام 1919 لتحديد القياس الدقيق والسريع للصلابة.

تطبق طريقة اختبار Rockwell قوة تحميل اختبار ثانوية وكبيرة من خلال أداة إدخال لعمل مسافات بادئة على سطح العينة التي يجب اختبار الصلابة من أجلها.

ثم يتم قياس عمق المسافة البادئة وتحويلها إلى قيمة صلابة روكويل. باستخدام مخططات تحويل Rockwell ، يتم تحويل قيمة صلابة Rockwell إلى قياس الصلابة المقابل.

تم استخدام هذه الطريقة لقياس صلابة أنواع مختلفة من المواد. اعتمادًا على صلابة العينة ، يمكن لطريقة اختبار Rockwell إما استخدام إندينتر كرة فولاذية أو مسافة بادئة مخروطية الشكل.

فوائد اختبار صلابة روكويل

تستخدم أجهزة اختبار صلابة Rockwell على نطاق واسع لقياس صلابة أنواع مختلفة من العينات. فيما يلي بعض الفوائد الرئيسية لاستخدام جهاز اختبار صلابة Rockwell:

  • الاختبار بسيط وسريع. نظرًا لكونها غير معقدة بطبيعتها ، فإنها لا تتطلب بشكل إلزامي عاملًا مدربًا ومهارة للغاية لإجراء ذلك.
  • يعتبر جهاز اختبار Rockwell فعالاً من حيث التكلفة ولا يتطلب أنظمة بصرية متقدمة لقياس صلابة العينة.
  • إنه أيضًا اختبار غير مدمر. يجعل indenter مسافة بادئة صغيرة فقط على سطح العينة. لا يتم إتلاف العينة ويمكن استخدامها لأغراض أخرى بعد اكتمال الاختبار.
  • لا تتطلب عاملًا ماهرًا لإجراء الاختبار.
  • توفر أجهزة اختبار Rockwell اختبارًا سريعًا للصلابة وهي مناسبة للاختبار بالجملة للمنتجات على خط الإنتاج.

حدود اختبار روكويل

كما أن اختبار صلابة روكويل له قيود قليلة. إنها ليست دقيقة مثل اختبارات الصلابة الأخرى حيث أن قياس عمق المسافة البادئة يعتمد على المشغل ولا يتم استخدام أنظمة بصرية له.

[أعمدة ux_latest_products = ”4 ″]

هذا يمكن أن يسبب أخطاء في قياس عمق المسافة البادئة والتي يمكن أن تسبب انحرافات كبيرة في قيم الصلابة. أي عيوب على سطح العينة مثل الأوساخ أو التلوث يمكن أن تؤدي أيضًا إلى اختلافات في قيم الصلابة.

الميزات الرئيسية لأجهزة اختبار صلابة روكويل

تساعدك أجهزة اختبار صلابة Rockwell على قياس صلابة المواد باستخدام طريقة اختبار Rockwell. من المهم أن نفهم أنه ليس كل اختبار الصلابة متماثل.جهاز اختبار صلابة السطح روكويل وفيكرز

بشكل عام ، يمكن لجميع مختبري صلابة Rockwell إجراء اختبارات صلابة Rockwell وفقًا للمعايير والإرشادات المحددة ، ولكن بعضها يناسب احتياجاتك الخاصة أكثر من الآخرين.

ومن ثم فمن المهم تقييم وفهم الميزات المختلفة لأنواع مختلفة من أجهزة اختبار صلابة روكويل قبل اختيار النوع المثالي لك.

يجب أن تفكر جيدًا في عوامل مثل دقة الاختبار ، والتكرار ، والتنوع في دورة الاختبار ، وسرعة الاختبار ، والتوافق مع مقاييس Rockwell المختلفة ، وحجم العينة التي يمكن اختبارها ، وما إلى ذلك قبل شراء جهاز اختبار صلابة Rockwell.

تأتي أجهزة اختبار الصلابة هذه مزودة بالعديد من الميزات ويتم إضافة العديد من الميزات مع تقدم التكنولوجيا. تتم مناقشة بعض الميزات الرئيسية لأجهزة اختبار صلابة Rockwell أدناه:

موازين الاختبار

تم تصميم معظم أجهزة اختبار صلابة Rockwell لقياس الصلابة باستخدام أحد اختبارات Rockwell العادية أو اختبار الصلابة السطحية. كان هذا صحيحًا لأن كلا طريقتي الاختبار هاتين تستخدمان مستويات مختلفة من قوة حمل الاختبار ودقة متفاوتة لقياس العمق.

ومع ذلك ، بمرور الوقت ومع التحسن في التكنولوجيا ، يمكن لمعظم مختبري صلابة روكويل قياس صلابة العينة باستخدام إما اختبار روكويل العادي أو اختبار صلابة روكويل السطحي.

تُعرف أجهزة اختبار الصلابة هذه أيضًا باسم أجهزة الاختبار المزدوجة أو أجهزة الاختبار المركبة.

برنامج قياس صلابة فيكرز (المسح التلقائي مسافة بادئة فيكرز)

يمكن لأجهزة اختبار الصلابة الحديثة هذه قياس صلابة العينة على جميع مقاييس روكويل المختلفة. يمكن أيضًا استخدام بعض أجهزة اختبار الصلابة هذه لإجراء اختبار الصلابة باستخدام طرق اختبار أخرى أيضًا.

تطبيق القوة

تستخدم أجهزة اختبار صلابة Rockwell المصممة سابقًا لتطبيق الحمل الصغير من خلال المسافة البادئة عن طريق ضغط زنبرك حلزوني. تم تطبيق وزن الاختبار الكلي من خلال الأوزان الميتة من خلال أنظمة رافعة مضاعفة القوة.

تكمن مشكلة هذا التصميم في أنه مع الاستخدام المتكرر ، فإن الزنبرك الحلزوني المستخدم لتطبيق الحمل الطفيف وحواف السكين التي تدعم نظام ذراع مضاعفة القوة تصبح مهترئة. هذا يؤدي إلى عدم الدقة في اختبار صلابة العينة.

مع التقدم التكنولوجي وظهور أنظمة التغذية المرتدة التي يتم التحكم فيها تقنيًا ، تحسن اختبار صلابة Rockwell بشكل كبير.جهاز قياس صلابة برينل أوتوماتيكي محمول

يمكن الآن تطبيق حمل الاختبار عن طريق جهاز يحركه لولب يمكن مراقبته بشكل فعال. تجعل هذه التقنية الجديدة عملية الاختبار والدورة قابلة للتحكم وتزيل أي أخطاء محتملة قد تكون ناتجة عن التناقضات في آلية الزنبرك الحلزوني وذراع الرافعة.

تجعل آلات اختبار صلابة Rockwell الجديدة والمحسّنة قراءة الصلابة أكثر دقة وموثوقية. الاتجاه الحالي هو تطوير أجهزة اختبار صلابة تصميم خلايا التحميل.

عندما تتنوع القوة الأولية أو قوة حمل الاختبار الكلية ، يمكن أن تختلف قيمة صلابة روكويل التي تم الحصول عليها لنفس مادة العينة.

عندما تزداد القوة الأولية ، فإنها تزيد من عمق المسافة البادئة على العينة.

يؤدي هذا إلى تقليل قيمة الصلابة ويؤدي إلى قيمة صلابة أعلى. وبالمثل ، فإن الانخفاض في القوة الأولية يوفر قيمة صلابة أقل لنفس العينة.

قياس الصلابة

في أجهزة اختبار صلابة Rockwell السابقة ، تم استخدام مقياس مؤشر الاتصال الهاتفي لقياس عمق المسافة البادئة ولحساب رقم صلابة Rockwell. كان هذا النظام بسيطًا ومريحًا للغاية ولا يزال يستخدم حتى اليوم في بعض أجهزة اختبار الصلابة.

تستخدم هذه الآلية لتتبع حركة إندينتر من خلال نظام رافعة مضاعفة وعلى سطح العينة. يتم ضبط الاتصال الهاتفي بطريقة تشير إلى رقم Rockwell الذي يتوافق مع إزاحة لوحة المسافة.

كانت المشكلة في هذا النوع من أجهزة اختبار صلابة Rockwell هي أنه مع الاستخدام ، أصبح نظام العتاد والرافعة مهترئًا وغير محاذي. أدى ذلك إلى تقديرات خاطئة وغير موثوقة لقيمة صلابة العينة.شاشة عرض رقمية ACD TH-200 نوع صلابة Indenter 20 ~ 90HA

تحتوي غالبية أجهزة اختبار صلابة Rockwell المستخدمة حاليًا على أدوات قياس الإزاحة الإلكترونية أو البصرية لقياس عمق المسافة البادئة التي تم إجراؤها على سطح عينة الاختبار.

يتم تحويل الإشارة من نظام القياس إلى قيمة صلابة Rockwell المقابلة ويتم عرض القراءة رقميًا. يتميز هذا القياس الرقمي والإلكتروني لقيم الصلابة بدقة أكبر مقارنةً بمقياس الاتصال السابق ونظام الرافعة المضاعفة.

يتم تحديد قيمة صلابة روكويل وتتناسب طرديًا مع عمق المسافة البادئة على سطح العينة.

يمكن أن يؤدي الخطأ في قياس عمق المسافة البادئة إلى اختلافات كبيرة. خطأ 0.002 مم في قياس عمق المسافة البادئة يمكن أن يؤدي إلى انحراف 1 وحدة HR في قياس قيمة صلابة روكويل.

طريقة العملية

منذ بداية أجهزة اختبار صلابة Rockwell لفترة زمنية طويلة ، لعب المشغل دورًا حيويًا في تحديد قيم الصلابة.

كان عليهم تطبيق وإزالة قوة حمل الاختبار التي وفرت لهم درجة كبيرة من التحكم في عملية الاختبار.

كانت المشكلة في عملية الاختبار هذه أن الاتساق في دورة الاختبار يختلف بين المشغلين المختلفين. استغرقت العملية أيضًا وقتًا أطول لتحديد قيمة الصلابة.

بمرور الوقت ، أصبح مختبرو صلابة Rockwell أكثر تقدمًا وبدأوا في استخدام المحركات لتوفير التشغيل الآلي للعملية وجعلها أكثر قابلية للتكرار.

بعض أجهزة اختبار الصلابة مؤتمتة بالكامل مما يسمح بتطبيق حمل اختبار أكبر مما كان ممكنًا يدويًا في أجهزة اختبار الصلابة السابقة. تجعل عملية الأتمتة عملية الاختبار أسرع وأكثر اتساقًا ، مما يزيل التحيز المتأصل في المشغل.

على الرغم من أن تطبيق قوة تحميل اختبار أكبر ووقت إقامة أقصر قد جعل عملية اختبار صلابة Rockwell أكثر كفاءة ، إلا أنه يأتي أيضًا مع بعض العيوب.

لقد ثبت أن طرق الاختبار الأسرع هذه مع وقت أقل للسكن يمكن أن تؤدي إلى ضعف التكرار في قياس الصلابة. تم إدراك أن التكرار الأفضل للقياس والتحكم في دورة الاختبار كان مهمًا بسبب اللدونة المتغيرة للعينة.

أدى ذلك إلى قيام مصنعي أجهزة اختبار صلابة Rockwell بإجراء تغييرات مناسبة على التصميم للسماح للمشغل بالتحكم في دورة الاختبار.

السندان

أحد أهم الاحتياطات وأفضل الممارسات لاختبار صلابة روكويل هو التأكد من أن العينة ثابتة ولا تنحرف أثناء الاختبار.

حتى أدنى انحرافات وحركات في عينة الاختبار يمكن أن تؤدي إلى انحراف كبير في قيمة الصلابة. من المرجح أن تنعكس حركة أو انحراف عينة الاختبار كتباين في قياس عمق المسافة البادئة.

عند إجراء اختبار صلابة روكويل السطحي ، يمكن أن تتسبب حتى حركة طفيفة بمقدار 0.01 مم في اختلاف 10 نقاط روكويل ، وهو أمر مهم وكافٍ لجعل نتائج الاختبار غير موثوقة.

 

يجب استخدام السندان في أجهزة اختبار صلابة روكويل لتثبيت العينة وتقديم قيم صلابة دقيقة. هناك أنواع مختلفة من السندان المتاحة لعينة من مختلف الأشكال والأحجام.

يجب استخدام السندان المسطحة لقياس صلابة العينة المسطحة. إذا كانت العينة منحنية ، فيجب استخدام سندان من النوع الأسطواني على شكل حرف V أو مزدوج.

هناك بعض أجهزة اختبار صلابة Rockwell التي تطبق قوة لقط على العينة التي تكون أكبر من قوة اختبار Rockwell. أجهزة اختبار الصلابة هذه مفيدة لقياس صلابة عينة أكبر.

من المهم أيضًا التأكد من أن السندان نظيف وخالي من الخدوش أو الأوساخ حيث يمكن أن يتسبب السندان القذر والعيوب في حدوث انحرافات كبيرة في قياس قيم الصلابة.

التكرار

يعد تكرار اختبار الصلابة أمرًا مهمًا للحصول على نتائج موثوقة ومتسقة.

يشير تكرار اختبار صلابة Rockwell إلى قدرته على الحصول على نفس قياس الصلابة المتسق على عينة موحدة خلال فترة زمنية عندما تظل ظروف الاختبار كما هي.

إذا كانت العينة المنتظمة والمعدة خصيصًا لقياس الصلابة باستخدام اختبار Rockwell توفر قيم صلابة مختلفة ، فإن اختبار الصلابة لا يمكن تكراره باستمرار.

توفر درجة التوافق في قيمة الصلابة لنفس العينة خلال فترة زمنية قصيرة درجة تكرار اختبار الصلابة.

يعد نقص التكرار خطأ يحدث بشكل عشوائي وسيزداد بشكل عام عندما تتآكل أجزاء أجهزة اختبار الصلابة ، بسبب الاحتكاك المفرط أثناء الاختبار ، وما إلى ذلك.

ويلاحظ أيضًا أن درجة التكرار للعديد من أجهزة اختبار صلابة Rockwell تختلف بين مقاييس Rockwell المختلفة بسبب الفروق في أحمال القوة وأنواع المسافات البادئة.

قد يختلف أيضًا عند مستويات صلابة مختلفة ضمن نفس مقاييس صلابة روكويل ، بسبب الاختلافات في عمق المسافة البادئة على سطح العينة.

 

 

يتم تقييم المستويات المقبولة لمختبري صلابة Rockwell للتكرار من الفرق بين قيم الصلابة القصوى والدنيا التي توفرها.

اعتمادًا على مقاييس Rockwell المختلفة ، تتراوح المستويات المقبولة عمومًا للتكرار من 1 إلى 2 بموجب ASTM (الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد) و 1.2 إلى 6.6 وحدة بموجب ISO (منظمة المعايير الدولية).

إندينتر

تعد المسافة البادئة جزءًا مهمًا من أجهزة اختبار صلابة روكويل. تساهم بشكل كبير في حدوث أخطاء في قياسات الصلابة.

يمكن أن يكون إندينتر المستخدم في أجهزة اختبار صلابة روكويل إما كرة فولاذية كروية أو إندينتر مخروطي الشكل. يمكن أن تكون هناك عوامل مختلفة للاختلافات في أداء indenter.

يمكن أن يكون ذلك بسبب عملية التصنيع الخاصة بـ indenter أيضًا حيث يمكن أن ينتج عن اثنين من المسافات البادئة متطابقة في كل جانب قياسات صلابة مختلفة.

للتغلب على مثل هذه المشاكل ، يمكن إجراء مقارنة معيارية مع indenter مقابل indenter الرئيسي المستخدمة في الماضي والتي أنتجت قياسات صلابة دقيقة.

في الماضي ، كانت إحدى طرق التصديق أو المقارنة المعيارية لمؤشرات Rockwell البادئة هي إجراء اختبارات صلابة على كتل اختبار مرجعية ثم تمت مقارنة القياس بقيمة الكتلة.

[ux_featured_products products = "" أعمدة = "4 ″]

 

مستويات التحمل المقبولة عمومًا لأداء الماسحات البادئة هي 0.5 إلى 1 من وحدات Rockwell من قيمة كتلة الاختبار وفقًا لمعايير ASTM.

تسمح معايير ISO (4) بمستوى تفاوت قدره 0.8 وحدة Rockwell من أداء indenter المرجعي.

لا توجد متطلبات أو مستويات تحمل لأداء المسافات البادئة للكرات الفولاذية سواء في معايير ASTM أو ISO.

قبل إجراء اختبار الصلابة ، يجب فحص المسافات البادئة بصريًا بحثًا عن أي نوع من الضرر. يجب أيضًا تنظيف المسافات البادئة بانتظام حتى لا توجد عيوب أو بقايا على جزء المسافة البادئة من الطرف.

 

 

arالعربية