การทดสอบความแข็ง Brinell: The Ultimate Guide

บทนำ: การทดสอบความแข็ง Brinell คืออะไร

วิธี Brinell เป็นหนึ่งในเทคนิคที่ได้รับความนิยมและใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดความแข็งของชิ้นงานทดสอบที่หลากหลาย

วิธีการนี้ได้รับการตั้งชื่อตาม JA Brinell ซึ่งเป็นผู้ประดิษฐ์ในปี 1900 ดังนั้นการทดสอบ Brinell จึงเป็นวิธีการทดสอบความแข็งที่เก่าแก่ที่สุด

โหลดทดสอบที่ใช้ภายใต้วิธีนี้จะแปรผันซึ่งจะเพิ่มความเก่งกาจและทำให้เหมาะสำหรับชิ้นงานทดสอบประเภทต่างๆ

สามารถใช้วัดค่าความแข็งของโลหะเกือบทุกชนิดและวัสดุประเภทอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย

ภายใต้วิธีนี้ แรงทดสอบโหลด 3000Kgf และบอลคาร์ไบด์ทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. ถูกใช้เป็นหัวกด

ในกรณีของการวัดความแข็งสำหรับโลหะและโลหะผสมที่นิ่มกว่า แรงโหลดทดสอบสามารถลดลงเหลือ 500Kgf และลูกบอลหัวกดอาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. ถึง 10 มม.

ในยุโรป การทดสอบ Brinell มักใช้กับงานขนาดเล็ก โดยใช้แรงทดสอบ 1kgf และใช้หัวกดทรงกลมขนาด 1 มม.

การทดสอบนี้ใช้พารามิเตอร์ขนาดเล็กในยุโรปและมักเรียกอีกอย่างว่าการทดสอบ Baby Brinell ที่นั่น

[ux_featured_products products=”” คอลัมน์=”4″ ]

เหตุใดจึงต้องใช้การทดสอบความแข็งของบริเนล

การทดสอบความแข็งเป็นส่วนสำคัญของบริษัทวิศวกรรมใดๆ

ช่วยในการกำหนดความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความเหมาะสมของชิ้นงานทดสอบที่จะใช้สำหรับการใช้งานเฉพาะ

ช่วยให้บริษัทต่างๆ ใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบที่มีคุณภาพดีที่สุดหลังจากทำการทดสอบความแข็งและมั่นใจว่ามีความเหมาะสมสำหรับการใช้งานดังกล่าว

ช่วยให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่ออกโดยรัฐบาลอื่นหรือหน่วยงานที่เกี่ยวข้องโดยการรับรองผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีที่สุด

การทดสอบความแข็งยังให้แนวคิดที่เป็นธรรมเกี่ยวกับระดับของวัสดุชนิดใดชนิดหนึ่งที่สามารถนำไปบำบัดเพื่อใช้งานสำหรับการใช้งานเฉพาะได้

 

ขั้นตอนของ Brinell Test

วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell ใช้เพื่อวัดความแข็งของชิ้นงานทดสอบซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะหยาบเกินไปหรือจะวัดด้วยวิธีอื่นได้

วิธีนี้โดยทั่วไปจะใช้โหลดทดสอบที่สูงกว่า 3000Kgf และเส้นผ่านศูนย์กลางหัวกด 10 มม.

การเยื้องที่ทำโดยใช้วิธีนี้จะทำให้พื้นผิวของชิ้นงานทดสอบและพื้นผิวย่อยไม่สอดคล้องกัน

โหลดทดสอบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจะถูกนำไปใช้กับหัวกดทรงกลมซึ่งยึดไว้บนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบเป็นเวลาคงที่ (โดยทั่วไปคือ 10 วินาที) แล้วจึงเคลื่อนที่

ความลึกของการเยื้องที่ทำบนพื้นผิวชิ้นงานโดยกระบวนการนี้จะถูกวัดด้วยเครื่องมือทางแสงขั้นสูงที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางอย่างน้อยสองเส้น

จากนั้น แผนภูมิแนะนำจะใช้ในการแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเป็นค่าความแข็งบริเนลที่สอดคล้องกัน

โหลดทดสอบที่ใช้กันมากที่สุดคือ 3000Kgf สำหรับโลหะผสมเหล็กและเหล็กกล้า

สำหรับโลหะที่นิ่มกว่า ให้ใช้แรงทดสอบโหลด 500Kgf

บางครั้งใช้โหลดทดสอบที่ต่ำถึง 1Kgf ด้วย แต่การทดสอบความแข็งของ Brinell นั้นเป็นสิ่งที่หาได้ยาก

ในระหว่างการทดสอบความแข็งด้วยวิธี Brinell ควรวัดความลึกของการเยื้องบนชิ้นงานทดสอบอย่างระมัดระวัง

ความไม่สอดคล้องกันในการวัดเป็นสาเหตุของข้อผิดพลาดที่ใหญ่ที่สุดในขณะที่วัดความแข็งโดยใช้วิธี Brinell

ผู้ปฏิบัติงานอาจมีความไม่เท่าเทียมกันในการวัดการเยื้อง ซึ่งอาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดในค่าความแข็ง

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ขอบเขตออปติคัล Brinell อัตโนมัติได้รับการพัฒนาซึ่งใช้ประโยชน์จากระบบออปติคัลขั้นสูงในการวัดการเยื้อง

ซึ่งจะช่วยขจัดความผิดพลาดของมนุษย์และความเป็นตัวตนอันเนื่องมาจากการวัดของผู้ปฏิบัติงาน และทำให้การวัดการเยื้องเป็นมาตรฐาน

ซึ่งให้ค่าการทดสอบความแข็งที่แม่นยำและเชื่อถือได้มากขึ้น

อย่างไรก็ตาม การใช้ระบบออปติคัลดังกล่าวยังเพิ่มความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบความแข็งโดยใช้วิธี Brinell

หากพื้นผิวทดสอบไม่เรียบหรือปกคลุมด้วยสเกลหนา ค่าความแข็งจะไม่น่าเชื่อถือ

กรณีอื่นๆ ที่วิธีการทดสอบ Brinell จะให้การวัดที่ผิดพลาดและไม่น่าเชื่อถือ หากพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบบางเกินไป - น้อยกว่า 9.6 มม.

หากพื้นผิวชิ้นงานทดสอบแข็งเกินไป- เกิน 450 HBS สำหรับหัวกดลูกเหล็ก และ 650 HBW สำหรับหัวกดลูกทังสเตนคาร์ไบด์ ค่าความแข็งจะไม่น่าเชื่อถือเช่นกัน

HBS แสดงถึง Hardness Brinell ที่มีลูกเหล็ก และ HBW แสดงถึง Hardness Brinell ที่มีลูกทังสเตน

การอ่านค่าความแข็งควรเสร็จสิ้นด้วยการให้รายละเอียดของโหลดที่ใช้และเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวกด

ดังนั้น หากใช้โหลดทดสอบ 3000Kgf กับลูกกดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. ค่าความแข็งที่สมบูรณ์ควรเป็น 450 HBS _10/3000.

ข้อดีของการทดสอบความแข็งบริเนล

วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell เป็นหนึ่งในเทคนิคที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการทดสอบความแข็งของวัสดุประเภทต่างๆ

ข้อดีที่สำคัญบางประการของการใช้วิธีทดสอบความแข็งของ Brinell มีการกล่าวถึงด้านล่าง:

ใช้ได้กับโลหะทุกชนิด

วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell นั้นมีความหลากหลายมากกว่าวิธี Rockwell

วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell โดยทั่วไปจะใช้หัวกดลูกเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉพาะสำหรับการทำเครื่องหมายการเยื้องบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ

ด้วยเหตุนี้ วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบความแข็งของวัสดุหลากหลายชนิด

สามารถใช้วัดความแข็งของโลหะได้เกือบทุกชนิด

เนื่องจากวิธีการอื่นใช้แรงทดสอบคงที่และขนาดหัวกด วิธีเหล่านี้จึงไม่เหมาะสำหรับการทดสอบความแข็งของวัสดุชิ้นงานทดสอบที่นิ่มกว่าหรือเปราะบางกว่า

อย่างไรก็ตาม ข้อดีของวิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell คือทั้งขนาดโหลดและขนาดของลูกกดหัวกดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการทดสอบชิ้นงานทดสอบที่ละเอียดอ่อนและเปราะบางอื่นๆ ด้วย

วิธี Brinell ช่วยให้คุณมีพื้นที่ทดสอบที่กว้างขึ้น ซึ่งช่วยเฉลี่ยการวัดความแข็ง

นี่เป็นวิธีที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการวัดความแข็งของชิ้นงานทดสอบ และยังให้ค่าประมาณที่เชื่อถือได้มากขึ้นว่าชิ้นงานทดสอบจะตอบสนองต่อความผิดปกติในโลกแห่งความเป็นจริงได้อย่างไร

 

แม่นยำกว่าวิธีร็อกเวลล์

ผลลัพธ์ของวิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell นั้นแม่นยำและเชื่อถือได้มากกว่าวิธี Rockwell

วิธีการของ Rockwell วัดความลึกของการเยื้องที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ออปติคัลขั้นสูง ซึ่งทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด

อิทธิพลของผู้ปฏิบัติงานสามารถนำไปสู่ผลการทดสอบที่แตกต่างกันอย่างมาก

วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell ยังวัดความลึกของการเยื้องที่ทำบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบด้วยหัวกดทรงกลม แต่ให้ความแม่นยำและการแสดงภาพที่ดีกว่าวิธี Rockwell

ความลึกของการเยื้องได้รับการศึกษาและวิเคราะห์โดยใช้อุปกรณ์ออปติคัลขั้นสูงซึ่งให้ค่าความแข็งที่ดีกว่าและแม่นยำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีของ Rockwell

วิธีนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากจุดอ่อนบนผิวชิ้นงานทดสอบ

แม้ว่าพื้นผิวชิ้นงานทดสอบจะหยาบ แต่วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell ยังคงให้การวัดความแข็งที่แม่นยำและเชื่อถือได้มากกว่าวิธีอื่นๆ แก่คุณ

ผลลัพธ์คือแรงอิสระ

ผลลัพธ์ของวิธีการทดสอบความแข็งแบบบริเนลไม่ขึ้นกับแรงที่ใช้ เนื่องจากสามารถปรับแรงสำหรับชิ้นงานทดสอบประเภทต่างๆ ได้ และจะไม่ส่งผลต่อการอ่านค่าความแข็ง

เนื่องจากวิธี Brinell ใช้หัวกดทรงกลมในการทดสอบความแข็งของชิ้นงานทดสอบ

ทรงกลมกระจายแรงกดอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิว ซึ่งไม่ใช่กรณีเมื่อใช้จุดและหัวกดรูปกรวยในวิธีอื่น

เนื่องจากผลลัพธ์ไม่ขึ้นกับแรง ดังนั้นวิธีทดสอบความแข็งของ Brinell จึงเป็นวิธีทดสอบความแข็งของชิ้นงานทดสอบประเภทต่างๆ ที่แม่นยำและเชื่อถือได้มากขึ้น

ภายใต้วิธีการของ Brinell ตราบใดที่ความสัมพันธ์ระหว่างแรงที่กระทำกับขนาดของลูกบอลทรงกลมหัวกดยังคงที่ ผลลัพธ์ของค่าความแข็งที่เกิดจากวิธีนี้จะยังคงเป็นอิสระจากแรงที่กระทำ

 

 ข้อจำกัดของการทดสอบความแข็งบริเนล

แม้จะมีข้อดีหลายประการ แต่วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการ

ความลึกของการเยื้องที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบจะต้องถูกวัดอย่างแม่นยำด้วยวิธีการนี้

แม้แต่การเบี่ยงเบนเล็กน้อยในการวัดก็อาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดที่สำคัญในการวัดค่าความแข็งของชิ้นงานทดสอบ

ค่าความแข็งวัดโดยใช้อุปกรณ์ออปติคัลเพื่อประเมินความลึกของการเยื้องที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ

ด้วยเหตุนี้ จึงควรเตรียมพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบไว้ล่วงหน้าก่อนที่จะทำการทดสอบ Brinell

ความไม่สมบูรณ์ใดๆ บนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ เช่น สิ่งสกปรก ความหยาบ ฯลฯ

จะให้ค่าการทดสอบความแข็งที่ผิดพลาดและไม่น่าเชื่อถือ

เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์ออปติคัลขั้นสูงและซับซ้อนกว่าในการวัดค่าความแข็งในวิธีนี้ วิธี Brinell จึงมีราคาสูงกว่าเมื่อเทียบกับวิธี Rockwell

จำเป็นต้องเตรียมพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบก่อนที่จะทำการทดสอบ Brinell ดังนั้น วิธีการทดสอบความแข็งของ Brinell จึงใช้เวลานานและไม่เหมาะสำหรับการทดสอบจำนวนมาก

การวัดความแข็งของชิ้นงานทดสอบใช้เวลามากกว่า 30-60 วินาที และไม่รวมเวลาที่จำเป็นสำหรับการเตรียมชิ้นงานทดสอบ

การทดสอบ Brinell เหมาะสำหรับการทดสอบความแข็งของพื้นผิวเรียบเท่านั้น

หากพื้นผิวไม่เรียบแสดงว่าใช้วิธีนี้ยากมาก

[คอลัมน์ ux_latest_products=”4″]

ข้อควรระวังทั่วไประหว่างการทดสอบความแข็งบริเนล

ควรมีข้อควรระวังบางประการที่ควรปฏิบัติตามอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าค่าความแข็งที่ได้จากการทดสอบ Brinell นั้นแม่นยำและเชื่อถือได้

ข้อควรระวังประการแรกที่ควรทำให้แน่ใจว่าชิ้นงานทดสอบควรมีความลึกอย่างน้อย 8-10 เท่าของความลึกที่วางแผนไว้ที่จะทำบนพื้นผิวของมัน

สิ่งนี้จะหลีกเลี่ยงความผิดปกติที่จะขยายไปยังพื้นผิวตรงข้ามของชิ้นงานทดสอบ

หลังจากทำการทดสอบแล้ว ไม่ควรมีการเสียรูปบนพื้นผิวตรงข้ามกับตำแหน่งที่ทำการเยื้องในตอนแรก

พื้นผิวชิ้นงานทดสอบควรเรียบและปราศจากตำหนิใดๆ

พื้นผิวชิ้นงานทดสอบควรปราศจากสิ่งสกปรก สิ่งปนเปื้อน สิ่งแปลกปลอม อนุภาค ฯลฯ เพื่อให้ค่าความแข็งที่ยอมรับได้และเชื่อถือได้

เมื่อทำการทดสอบ ควรระมัดระวังด้วยว่าไม่ควรทำการเยื้องที่ขอบของพื้นผิวชิ้นงานทดสอบ

ระยะห่างของการเยื้องควรมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของการเยื้องอย่างน้อย 2.5 เท่า

สิ่งนี้ช่วยหลีกเลี่ยงความเครียดที่ไม่จำเป็น

ระยะห่างระหว่างการเยื้องทั้งสองควรมีอย่างน้อย 3 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของการเยื้อง

หากมีการเยื้องต่อเนื่องบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบซึ่งถูกจัดกลุ่มอย่างใกล้ชิดเกินไป อาจให้ค่าที่อ่านค่าความแข็งได้สูงกว่าความเป็นจริงเนื่องจากการชุบแข็งของพื้นผิวชิ้นงานทดสอบ

ไม่ควรใช้โหลดทดสอบอย่างรวดเร็วในการทดสอบ Brinell เนื่องจากอาจลดการไหลของพลาสติกของวัสดุซึ่งส่งผลต่อขนาดของการเยื้อง

พื้นผิวชิ้นงานทดสอบควรตั้งฉากกับหัวกดเสมอ

เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเยื้องที่เหมาะสมและมองเห็นได้บนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ

หากหัวกดไม่ตั้งฉากกับพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบและมีการโก่งตัวของชิ้นงานทดสอบ ค่าความแข็งที่ได้รับจะไม่น่าเชื่อถือและเกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย

คุณสามารถใช้ทั่งเพื่อรักษาพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบให้ปลอดภัยและเข้าที่ ในขณะที่หัวกดกดลงมาในแนวตั้งฉาก

สภาพแวดล้อมการทดสอบและพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบควรปราศจากสิ่งสกปรกและการปนเปื้อนใดๆ

เจ้าหน้าที่ทดสอบควรปฏิบัติตามขั้นตอนการปฏิบัติงานเพื่อวัดความแข็งของชิ้นงานทดสอบอย่างระมัดระวัง

หากในอดีตเครื่องทดสอบความแข็งยังไม่เพียงพอ ควรทดสอบหลายครั้งก่อนนำไปใช้ในการทดสอบ

เครื่องทดสอบความแข็งควรรักษาความสะอาดและอยู่ในสภาพการทำงานที่ดีเพื่อให้อ่านค่าความแข็งได้อย่างแม่นยำ

หัวกดยังสามารถเคลือบด้วยน้ำมันป้องกันสนิมหรือสารหล่อลื่นเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสนิมและสึกกร่อน

ค่าความแข็งบริเนลขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของการเยื้องที่ทำบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ

การเยื้องในวิธี Brinell อาจมีลักษณะที่แตกต่างกันซึ่งจำเป็นต้องศึกษาและวิเคราะห์อย่างละเอียดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ

เมื่อหัวกดอยู่ภายใต้แรงกดทดสอบและกดบนชิ้นงานทดสอบ จะทำให้เกิดการเสียรูปจำนวนมากภายใต้หัวกด

พื้นผิวใกล้กับรอยเว้านูนออกมาเล็กน้อยเนื่องจากปริมาตรของโลหะที่ถูกแทนที่โดยหัวกด

ในกรณีของการพิมพ์แบบร่องลึก เส้นผ่านศูนย์กลางของการเยื้องจะมากกว่ามูลค่าที่แท้จริงของการเยื้อง และในการพิมพ์แบบจม เส้นผ่านศูนย์กลางของการเยื้องจะน้อยกว่ามูลค่าที่แท้จริงของการเยื้อง