5.5: اختبار صلابة روكويل وتأثير المعالجة على الفولاذ

الإجراء التالي مخصص للآلة اليدوية المبينة في الشكل 1. الإجراء نموذجي للآلات الأخرى أيضا.

1. احصل على عينة اختبار تبريد نهاية Jominy نموذجية خضعت لمعالجة تبريد الماء.
2. قم بتأمين العينة على طاولة آلة الاختبار حتى لا تتحرك أثناء الاختبار.
3. تأكد من أن ذراع الاختيار في وضع "التفريغ".
4. باستخدام عجلة الضبط الموجودة أسفل الدعامة ، ارفع العينة حتى يتم الاتصال بالمسافة البادئة (عند إجراء الاتصال للتو ، ستبدأ الإبرة الموجودة على القرص الأمامي في التحرك قليلا).
5. اضبط مقياس القرص، بحيث تكون القراءة الأولية 0.
6. قم بتطبيق التحميل المسبق عن طريق الاستمرار ببطء في تدوير ضبط الطاولة حتى يمر مقياس الاتصال الهاتفي بثلاث لفات كاملة ؛ توقف عندما تعود الإبرة إلى 0.
7. حرك الذراع الجانبي إلى وضع "التحميل".
8. انتظر حتى تتوقف الإبرة عن الحركة (من 5 إلى 10 ثوان) ثم حرك الرافعة مرة أخرى إلى "التفريغ".
9. سجل صلابة Rockwell C من قراءة مقياس الاتصال الهاتفي.
10. كرر الاختبار على طول الطول. ASTM A255 يحدد أن القراءات يجب أن تؤخذ في 1/16 بوصة. الفاصل الزمني لأول 1/2 بوصة ، وعند 1/8 بوصة. فترات زمنية ل 1/2 بوصة التالية.

اختبار الصلابة هو اختبار بسيط وغير مكلف نسبيا. أسرع وأقل تدميرا من اختبار الشد ، ويعتبر أحد أكثر الاختبارات الميكانيكية قيمة عالميا المتاحة للمهندسين.

قيم اختبار الصلابة تجريبية ، ومع ذلك توفر النتائج ارتباطا جيدا جدا بقوة المواد على نطاق واسع من المواد. عندما يتم تطبيق قوة معروفة في اختبار الصلابة ، فإن كمية التشوه البلاستيكي التي تمر بها المادة تحدد قيمة الصلابة.

في اختبار نوع روكويل ، تقيس المسافات البادئة المحملة بأحجام وأشكال مختلفة الصلابة. في هذه التجربة ، سنقوم بقياس ومقارنة صلابة الفولاذ غير المعالج والمعالج حراريا باستخدام اختبار صلابة روكويل.

تشمل العديد من الطرق الشائعة لقياس صلابة المعادن Brinell و Vickers و Knoop و Rockwell Hardness BNC. تستخدم كل طريقة من هذه الطرق مخترقا ، إما على شكل كرة أو مخروط أو هرم ماسي.

يتم عمل مسافة بادئة في سطح المعدن ويتم عرض قراءة الصلابة. من بين هذه القائمة ، يعد اختبار صلابة روكويل هو الأكثر شيوعا للفولاذ الإنشائي يتكون جهاز اختبار Rockwell اليدوي القياسي من نظام رافعة لتطبيق الحمل وقراءة تناظرية توضح رقم الصلابة.

في اختبار روكويل النموذجي ، يتم تحديد نقطة الصفر لحساب الاختلافات السطحية من خلال تطبيق حمل أولي وقياس عمق الاختراق الأولي. بعد ذلك ، يتم تطبيق الحمل الرئيسي على المسافة البادئة. أخيرا ، تتم إزالة الحمل وقياس عمق الاختراق النهائي. يستخدم مقياس الاتصال الهاتفي الموجود أعلى الماكينة الفرق بين هاتين القيمتين لعرض قيمة صلابة روكويل. كلما كانت المادة أصعب ، قل اختراق المسافة البادئة ، مما يؤدي إلى ارتفاع قيمة صلابة روكويل. وبالتالي ، فإن قيم صلابة Rockwell B و Rockwell C تستند إلى عمق الاختراق ، وبالتالي تتم معايرة آلات الاختبار غالبا باستخدام كتل اختبار المعايرة لنطاقات صلابة محددة.

يمكن استخدام اختبار صلابة روكويل لتقييم كيفية تغيير قوة المادة من خلال عمليات مثل المعالجة الحرارية أو الدرفلة على البارد. يميل الدرفلة على البارد إلى إنتاج مواد أقوى وأكثر صلابة. يمكن أن تؤدي المعالجة الحرارية إلى مواد أكثر نعومة من خلال التسخين ولكن الهياكل الأكثر صلابة من خلال التبريد.

على سبيل المثال ، في اختبار Jominy End Quench Test ، يتم تسخين عينة أسطوانية بشكل موحد. ثم يتم إخماد أحد طرفيه بتيار من الماء. يمكن رؤية التغييرات على طول العينة من النهاية المروية إلى النهاية غير المروية في قيم الصلابة ، والتي تمثل التغيرات في البنية المجهرية.

في القسم التالي ، سنقيس الصلابة على طول عينة اختبار التبريد الفولاذية Jominy End لمراقبة الانتقال من الفولاذ غير المعالج إلى الفولاذ المعالج حراريا باستخدام اختبار صلابة روكويل.

قبل أن تبدأ ، تعرف على آلة الاختبار. السندان ، الذي يمكن رفعه أو خفضه بواسطة العجلة اليدوية كابستان ، يدعم عينة أسفل المسافة البادئة القابلة للتبديل.

يتم اختيار حمل الاختبار باستخدام المحدد الموجود على جانب الماكينة ويتم تطبيقه عن طريق تدوير ذراع الحمل من موضع التفريغ إلى موضع التحميل. يتم تحديد القياسات المسبقة والنهائية الصحيحة باستخدام مقياس الاتصال الهاتفي الموجود أعلى الماكينة.

قبل إدخال عينة الاختبار الخاصة بك ، تأكد من تثبيت المسافة البادئة المخروطية الماس Rockwell C وضبط حمل الاختبار على 150 كجم. قم بتأمين العينة في الماكينة بالسطح المسطح ضد السندان. في هذا العرض التوضيحي ، سنستخدم عينة Jominy End المروية التي خضعت لمعالجة تبريد المياه.

حرك ذراع الحمل إلى وضع التفريغ ، ثم ارفع السندان لتقريب العينة من المسافة البادئة. اضبط موضع العينة بحيث يكون المسافة البادئة على بعد ستة عشر بوصة من النهاية. عندما يكون الموضع صحيحا ، أعد تأمين العينة حتى لا تتحرك أثناء الاختبار. الآن ، ارفع العينة مرة أخرى حتى تبدأ الإبرة الموجودة على القرص الأمامي في التحرك قليلا ، مما يشير إلى أن الاتصال بالمسافة البادئة قد تم إنشاؤه.

قم بتطبيق التحميل المسبق عن طريق الاستمرار في رفع العينة ببطء حتى تكمل الإبرة الموجودة على القرص ثلاث لفات كاملة. توقف عندما تكمل الإبرة المنعطف الثالث. اضبط الحلقة الخارجية لمقياس الاتصال بحيث تكون القراءة الأولية صفرا. ثم حرك ذراع التحميل إلى موضع التحميل لتطبيق حمل الاختبار. ستستقر الإبرة على قيمة جديدة عند تطبيق الحمل. انتظر حتى يتوقف عن الحركة ثم حرك ذراع الحمل مرة أخرى إلى وضع التفريغ.

سجل صلابة Rockwell C من مقياس الاتصال الهاتفي ثم اخفض السندان لتحريك العينة بعيدا عن المسافة البادئة. كرر هذا الاختبار على طول العينة. تحدد إرشادات ASTM-A255 أنه يجب أخذ القراءات على فترات بوصة واحدة إلى ستة عشر بوصة للنصف الأول من البوصة وعلى فترات ثمن بوصة للنصف بوصة التالية.

ارسم صلابة روكويل للعينة كدالة للموضع على طول العينة. تنخفض الصلابة بوضوح مع زيادة المسافة من الطرف المروي.

تم استخدام اختبار صلابة روكويل لإظهار أنه بسبب معدل التبريد ، أثر التغيير في الهيكل الداخلي للمادة على صلابة المادة ، مما يشير بدوره إلى قوة المادة.

الآن بعد أن تقدر اختبار الصلابة لسهولة استخدامه ، دعنا نلقي نظرة على كيفية تطبيقه لضمان جودة المنتجات اليومية.

يمكن بسهولة تحويل قيم الصلابة إلى قيم القوة باستخدام المخططات المشتقة من المعادلات التجريبية. كما هو متوقع ، فإن المواد الأكثر نعومة لها قيم قوة أقل والمواد الأكثر صلابة لها قيم قوة أعلى. لهذا السبب ، يمكن استخدام قيم الصلابة بدلا من اختبارات الشد الأكثر تكلفة للتنبؤ بقوة الأشياء التي نستخدمها كل يوم.

بمجرد النظر حولك في حفلة شواء في الفناء الخلفي ، سترى العديد من المنتجات التي تعتبر آمنة بسبب اختبار الصلابة. كراسي العشب المعدنية ، المشابك على الشواية على مجموعة واسعة من درجات الحرارة ، وسكاكين فولاذية صلبة ، وسلم حمام السباحة المعدني في الظروف المائية. من المحتمل أن يتم اختبار الصلابة جميعا لضمان سلامة المستهلك.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لاختبار صلابة روكويل. يجب أن تفهم الآن سبب استخدام اختبار الصلابة بشكل شائع ، وكيفية إجراء اختبار الصلابة ، وكيفية تحليل النتائج التي تم الحصول عليها.

شكرا للمشاهدة!