はじめに:ブリネル硬さ試験とは

ブリネル法は、多種多様な試験片の硬度を測定するために最も一般的で広く使用されている手法の1つです。

この方法は、1900年に発明者となったJAブリネルにちなんで名付けられました。したがって、ブリネル試験は硬度試験の最も古い方法です。

この方法で適用される試験荷重は可変であるため、その汎用性が高まり、さまざまな種類の試験片に最適です。

ほぼすべての種類の金属および他の種類の材料の硬度値を測定するために簡単に使用できます。

この方法では、3000Kgfの試験荷重と直径10mmの球形超硬ボールを圧子として使用します。

より柔らかい金属や合金の硬度を測定する場合、試験荷重を500Kgfに減らすことができ、圧子ボールの直径は5mmから10mmにすることができます。

ヨーロッパでは、ブリネル試験は、1kgfの試験荷重と1mmの球形圧子が使用される小さな用途によく使用されます。

このテストはヨーロッパでは小さなパラメータを利用しており、ヨーロッパではベイビーブリネルテストとも呼ばれます。

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ブリネル硬さ試験を使用する理由

硬さ試験は、エンジニアリングベースの企業にとって重要な部分です。

これは、特定の用途に使用される試験片の構造的完全性と適合性を判断するのに役立ちます。

これにより、企業は硬度テストを実施し、当該用途への適合性を確認した後、最高品質の原材料を利用することができます。

最高品質の製品が製造されることを保証することにより、さまざまな政府または関連当局によって発行された安全コンプライアンスを満たすのに役立ちます。

硬さ試験はまた、特定の材料が特定の用途に使用されるために処理を受けることができる程度の公正な考えを提供します。

 

ブリネル試験の手順

硬さ試験のブリネル法は、一般に粗すぎるか、他の方法で測定するにはコースが粗すぎる試験片の硬さを測定するために使用されます。

この方法では、通常、3000Kgfのより高い試験荷重と10mmの圧子直径を使用します。

この方法を使用して作成されたくぼみは、試験片の表面やその他の表面下の不整合を均一にします。

あらかじめ決められた試験荷重を球形の圧子に加え、試験片の表面に一定時間(通常は10秒)保持してから移動させます。

次に、このプロセスによって試料表面に作成されたくぼみの深さを、少なくとも2つの直径にわたる高度な光学機器で測定します。

次に、ガイドチャートを使用して、平均直径を対応するブリネル硬さの値に変換します。

使用される最も一般的な試験荷重は、鉄合金および鋼で最大3000Kgfです。

より柔らかい金属の場合、500Kgfの試験荷重が使用されます。

1Kgfの低い試験荷重も使用されることがありますが、ブリネル硬さ試験ではまれです。

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ブリネル法による硬さ試験では、試験片のくぼみの深さを注意深く測定する必要があります。

ブリネル法を使用して硬度を測定する際の最大の誤差は、測定の不一致です。

圧痕の測定にはオペレーターによる不一致があり、硬度値の誤差につながる可能性があります。

この問題に対処するために、高度な光学システムを利用してくぼみを測定する自動光学ブリネルスコープが開発されました。

これは、オペレーターの測定による人為的エラーと主観性を取り除き、くぼみの測定を標準化するのに役立ちます。

これにより、より正確で信頼性の高い硬度テスト値が提供されます。

ただし、このような光学システムを使用すると、ブリネル法を使用した硬さ試験に関連する複雑さとコストも増加します。

試験面が平らでない場合、または厚いスケールで覆われている場合、硬度値は信頼できません。

ブリネル試験方法が誤った信頼性の低い測定を提供する他の例は、試験片の表面が薄すぎて9.6mm未満の場合です。

試験片の表面が硬すぎる場合(鋼球圧子の場合は450 HBS、炭化タングステン球圧子の場合は650 HBWを超える)、硬度値も信頼できなくなります。

HBSは鋼球を備えた硬度ブリネルを表し、HBWはタングステンボールを備えた硬度ブリネルを表します。

加えられた荷重の詳細と圧子の直径を提供することによって、硬度の読み取りも完了する必要があります。

したがって、直径10mmの圧子ボールに3000Kgfの試験荷重が加えられた場合、完全な硬度の読み取り値は450HBSになります。 10/3000.

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ブリネル硬さ試験の利点

硬さ試験のブリネル法は、さまざまな種類の材料の硬さ試験に最も一般的に使用される手法の1つです。

ブリネル硬さ試験方法を使用する主な利点のいくつかを以下に説明します。

すべての金属に使用できます

硬さ試験のブリネル法は、ロックウェル法よりも用途が広いです。

ブリネル硬さ試験方法では、一般に、試験片の表面にくぼみマークを付けるために、特定の直径の鋼球圧子を使用します。

このため、ブリネル硬さ試験方法は、さまざまな材料の硬さを試験するのに理想的です。

ほぼすべての種類の金属の硬度を測定するために使用できます。

他の方法では固定の試験荷重と圧子サイズを使用するため、より柔らかいまたはより壊れやすい試験片材料の硬度を試験するのには適していません。

ただし、ブリネル硬さ試験法の利点は、荷重サイズと圧子ボールのサイズの両方を変更できることです。これにより、他のより繊細で壊れやすい試験片の試験にも最適です。

ブリネル法は、硬度測定値の平均化に役立つより広いテストスペースを提供します。

これは、試験片の硬度を測定するためのより正確な方法であり、実世界の変形に試験片がどのように反応するかについてのより信頼性の高い推定も提供します。

 

ロックウェル法よりも正確

ブリネル硬さ試験法の結果は、ロックウェル法よりも正確で信頼性があります。

ロックウェル法は、高度な光学機器を使用せずに試験片表面に形成されたくぼみの深さを測定するため、エラーが発生しやすくなります。

オペレーターの影響により、テスト結果が大幅に変動する可能性があります。

硬さ試験のブリネル法も球形圧子によって試験片表面に作られた圧痕深さを測定しますが、ロックウェル法よりも優れた精度と表現を提供します。

押し込み深さは、ロックウェル法と比較してより優れた正確な硬度値を提供する高度な光学機器を使用して調査および分析されます。

この方法は、試験片表面のソフトスポットの影響を受けません。

試料表面が粗い場合でも、ブリネル硬さ試験法は、他の方法と比較して、より正確で信頼性の高い硬さ測定を提供できます。

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結果は力に依存しません

ブリネル硬さ試験方法の結果は、力をさまざまな試験片タイプに合わせて調整できるため、加えられた力とは無関係であり、これは硬さの測定値に影響を与えません。

これは、ブリネル法が試験片の硬さを試験するために球形圧子を使用するという事実によるものです。

球は、他の方法で点や円錐圧子を使用する場合とは異なり、表面に沿って均一に圧力を分散します。

結果は力に依存しないため、ブリネル硬さ試験方法は、さまざまなタイプの試験片の硬さ試験のより正確で信頼性の高い方法です。

ブリネル法では、加えられた力と圧子球形ボールのサイズとの関係が一定である限り、この方法によって生成された硬度値の結果は、加えられた力とは無関係のままです。

 

 ブリネル硬さ試験の限界

多くの利点がありますが、硬さ試験のブリネル法にもいくつかの制限があります。

この方法では、試験片表面のくぼみ深さを正確に測定する必要があります。

測定のわずかな偏差でも、試験片の硬度値の測定に重大なエラーが発生する可能性があります。

硬度値は、光学機器を使用して、試験片表面に作成されたくぼみの深さを評価することによって測定されます。

このため、ブリネル試験を実施する前に、試料表面を十分に準備しておく必要があります。

汚れ、粗さなど、試験片表面のあらゆる形態の欠陥。

誤った信頼性の低い硬さ試験値を提供します。

この方法で硬度値を測定するには、より高度で高度な光学機器が必要であるため、ブリネル法はロックウェル法に比べてコストがかかります。

ブリネル試験を実施する前に試験片の表面を準備する必要があるため、ブリネル硬さ試験法は時間がかかり、バルク試験には理想的ではありません。

試験片の硬度を測定するのに30〜60秒以上かかります。これには、試験片の準備に必要な時間が含まれていません。

ブリネル試験は、平面の硬さ試験にのみ適しています。

表面が平らでない場合、この方法を使用することは非常に困難です。

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ブリネル硬さ試験中の一般的な注意事項

ブリネル試験から得られた硬度値が正確で信頼できることを保証するために注意深く従うべき特定の予防措置が必要です。

確認すべき最初の予防措置は、試験片がその表面に作成される予定のくぼみの深さの少なくとも8〜10倍であることです。

これにより、変形が試験片の反対側の表面に広がるのを防ぐことができます。

試験後、くぼみが最初に作られた場所と反対の表面に変形がないはずです。

試験片の表面は滑らかで、いかなる種類の欠陥もないものでなければなりません。

信頼性が高く許容可能な硬度値を提供するために、試験片の表面には、あらゆる種類の汚れ、汚染、異物、粒子状物質などがないようにする必要があります。

試験の際には、試験片表面の端にくぼみを付けないように注意する必要があります。電子ブリネル硬さ試験機

くぼみの距離は、くぼみの直径の少なくとも2.5倍にする必要があります。

これは、ストレスの不必要な集中を避けるのに役立ちます。

2つのくぼみの間の間隔は、くぼみの直径の少なくとも3倍である必要があります。

密集しすぎている試験片表面に連続してくぼみを付けると、試験片表面の加工硬化により、実際の硬度よりも高い値が得られる可能性があります。

ブリネル試験では、材料の塑性流動を低下させてくぼみのサイズに影響を与える可能性があるため、試験荷重を急速に加えないでください。

試験片の表面は常に圧子に対して垂直でなければなりません。

これにより、試験片表面に適切で目に見えるくぼみが確保されます。

圧子が試験片の表面に垂直でなく、試験片のたわみがある場合、導出された硬度値は信頼性が低く、エラーが発生しやすくなります。

アンビルを使用して、圧子が垂直に下がっている間、試験片の表面を安全かつ確実に所定の位置に保つことができます。

試験環境と試験片の表面には、いかなる種類の汚れや汚染があってはなりません。

試験要員は、試験片の硬さを測定するための操作手順に注意深く従う必要があります。

硬さ試験機を過去に十分に使用したことがない場合は、試験に使用する前に何度も試験する必要があります。

硬さ試験機は、正確な硬さの測定値を提供するために、清潔で良好な作業状態に保つ必要があります。

圧子は、錆びたり腐食したりするのを防ぐために、防錆油や潤滑剤でコーティングすることもできます。

ブリネル硬さの値は、試験片の表面に作られたくぼみの表面積に依存します。

ブリネル法のインデントは、正確な結果を得るために注意深く調査および分析する必要があるさまざまな特性を提供する場合があります。

圧子が試験荷重下にあり、試験片を押すと、圧子の下で多数の変形が発生します。

くぼみの近くの表面は、圧子によって押しのけられた金属の量のためにわずかに膨らんでいます。

リッジタイプの印象を作成した場合、インデントの直径は実際のインデントの値よりも大きくなり、シンキングタイプのインプレッションの場合、インデントの直径は実際のインデントの値よりも小さくなります。

 

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