كل ما تحتاج لمعرفته حول صلابة المواد

تعد ملاءمة المادة المستخدمة للجزء أمرًا مهمًا جدًا للجزء الذي يمكنه العمل في بيئته المقصودة. إحدى هذه المواد التي تحدد مدى ملاءمة المادة للمشروع هي صلابة المادة. إنه يحدد ما إذا كان مشروعك يتطلب مادة ذات صلابة عالية مثل الفولاذ أو المواد اللينة.

نعلم جميعًا أن استخدام المواد الخاطئة في مشروع ما يمكن أن يكون له تأثير كارثي خاصة عندما يكون الجزء المنتج جزءًا من مشروع أكبر. لذلك ، فإن تقييم صلابة المواد الخاصة بك قبل الإنتاج أمر لا غنى عنه.

إذا كنت بحاجة إلى مادة يمكنها تحمل المسافة البادئة أو التآكل بدون تشوه ، فيجب عليك اختيار المواد الصلبة. ومع ذلك ، فإن المواد ذات الصلابة العالية ليست بالضرورة مناسبة لجميع المشاريع. تحتاج إلى استشارة شركة تصنيع خبيرة لمعرفة ما هو مناسب لمشروعك.

ما هي صلابة المواد؟

الصلابة المادية هي قدرة المادة على تحمل القوة دون تشوه وخدش واختراق ومسافة بادئة. بمعنى آخر ، إنها قدرة المادة على الحفاظ على سماتها المادية حتى في مواجهة القوة المطبقة.

تختلف الصلابة بين العديد من المواد التي تحتوي مواد مثل الصلب على صلابة أعلى مقارنة بمواد أخرى مثل القصدير. تمتلك بعض المواد غير المعدنية الأخرى مثل الخشب والبلاستيك أيضًا خصائص معدنية ناعمة.

تعتمد صلابة المواد على عدة عوامل ، مثل اللدونة ، والصلابة المرنة ، والليونة ، والصلابة ، والانفعال ، والقوة ، واللزوجة المرنة ، واللزوجة.

ما هي الأنواع المختلفة لصلابة المواد؟

المواد تتصرف بشكل مختلف في ظل ظروف مختلفة. على سبيل المثال ، قد تتحمل مادة ما تأثيرًا هائلاً لمرة واحدة حتى الآن ، ولا يمكنها تحمل التحميل المستمر. لذلك ، يجب عليك أداء الصلابة المادية بما يتناسب مع احتياجات مشروعك.

يمكننا تصنيف صلابة المواد إلى ثلاثة. المواد لها قيم مختلفة في ظل هذه الأنواع المختلفة من الصلابة. يشملوا:

• صلابة الخدش
• صلابة انتعاش
• صلابة المسافة البادئة

صلابة الخدش

يعرف الميكانيكيون صلابة الخدش على أنها قدرة المادة على مقاومة الخدوش على السطح. الخدوش هي خطوط متواصلة ضيقة على سطح المواد. عندما تمسح مادة حادة وأكثر صلابة على سطح مادة أكثر نعومة ، فإنها تسبب خدوشًا على سطح هذه المواد.

يستخدم الميكانيكيون اختبار الخدش للمواد الهشة مثل السيراميك. قد لا تصل بعض المواد إلى التشوه البلاستيكي ولكنها لا تتحمل الخدش. بعض التصميمات حساسة للخدش ؛ وبالتالي ، فأنت بحاجة إلى مادة ذات صلابة عالية للخدش.

على سبيل المثال ، قد تتطلب أجزاء معينة من الجهاز الاحتكاك. قد لا يكون استخدام مادة ذات صلابة خدش منخفضة ، في هذه الحالة ، جيدًا بدرجة كافية. هذا لأنه ، مع قليل من الاحتكاك ، قد تفقد المادة سطحها الأملس وتؤثر في النهاية على وظائف الماكينة بشكل عام. هذا يعني أن عليك إنفاق المزيد على الإصلاح في كثير من الأحيان. يمكنك منع ذلك عن طريق إجراء اختبار صلابة الخدش لمعرفة ما إذا كانت المادة ستقاوم الاحتكاك ولن تفقد سطحها الأملس.

صلابة الارتداد

مرادف لذلك هو الصلابة الديناميكية ، وهي صلابة مرنة أكثر من صلابة البلاستيك. الصلابة المرنة تعني أن المادة لا تتشوه بشكل دائم. إنه يفقد شكله فقط عندما يكون هناك تطبيق لقوة خارجية. بمجرد إزالة القوة الخارجية ، تستعيد شكلها الأصلي تلقائيًا. هذا ليس هو الحال مع تشوه البلاستيك ، حيث لا يمكن للمادة أن تستعيد شكلها الأصلي. وبالتالي ، فإن صلابة الارتداد هي أكثر صلابة مرنة.

تتطلب صلابة الارتداد أن تمتص المادة الطاقة عند الاصطدام وتعيدها إلى المسافة البادئة. يستخدم الميكانيكيون إندينتر لاختبار صلابة الارتداد. المواد المستخدمة كمؤشر إنديتر لها بالفعل صلابة معروفة والتي يقارن الميكانيكيون بها مع المواد المقاسة.

يمكنك قياس الارتداد أو الصلابة الديناميكية للمادة عن طريق إسقاط مطرقة ذات رأس ماسي عليها. ثم يقومون بقياس تجليد المطرقة بعد اصطدامها بالسطح. إذا عادت المطرقة بالقرب من ارتفاع السقوط الأصلي ، فإن المادة لها قيمة عالية لصلابة الارتداد. من ناحية أخرى ، إذا لم تقترب المطرقة من ارتفاع السقوط ، فإن المادة لها صلابة ارتداد منخفضة.

صلابة المسافة البادئة

يستخدم الميكانيكيون صلابة المسافة البادئة لتحديد صلابة المادة للتشوه. يتطلب وضع مسافة بادئة للمادة المفحوصة بحمل مستمر حتى تشكل انطباعًا. يقوم الميكانيكيون بإجراء اختبارات صلابة المسافة البادئة على كل من المقاييس المجهرية والعيانية ، اعتمادًا على المادة المختبرة والغرض الذي يجب أن تخدمه.

عندما يتحدث المهندسون وعلماء المعادن عن صلابة المواد ، فإنهم يشيرون في كثير من الأحيان إلى صلابة المسافة البادئة. يساعدك قياس قيمة المسافة البادئة للمادة على معرفة مقدار الحمل الذي يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تتشوه.

ما هي الوحدة التي يتم قياس صلابة المواد بها؟

غالبًا ما يخلط بعض الميكانيكيين بين وحدات الصلابة SI ووحدات الضغط. الأول يحتوي على وحدة SI تبلغ N / مم² ، وتسمى بخلاف ذلك وحدة باسكال. من ناحية أخرى ، يحتوي الأخير على وحدة SI تبلغ (N / m2 ، أو kg · m · 1 · s 2).

كل نوع من أنواع الصلابة المختلفة التي تمت مناقشتها سابقًا له مقاييس مختلفة للقياس. الوحدات مشتقة من كل طريقة قياس ؛ لذلك ، فهي غير مناسبة للمقارنة المباشرة. ومع ذلك ، هناك جدول تحويل يمكنك استخدامه للمقارنة. نقول "إدارة" لأن المقارنة لا يمكن أن تكون دقيقة بنسبة 100٪ ، لكنها تعطي مؤشرًا مناسبًا.

بعض الوحدات الشائعة لقياس الصلابة تشمل رقم صلابة برينل (HB) ، رقم صلابة روكويل (HRA ، HRB ، HRC ، إلخ) ، قيمة صلابة ليب (HLD ، HLS ، HLE ، إلخ) ، ورقم صلابة فيكرز (HV). قمنا بإجراء مقارنة بين طرق القياس في الجدول أدناه.

كيفية اختبار صلابة المواد

يتم قياس صلابة كل نوع من المواد بشكل مختلف. فيما يلي كيفية اختبار كل نوع من الصلابة:

اختبار برينل

هذا اختبار صلابة شائع يستخدمه الميكانيكيون. أولاً ، يتعرف الميكانيكيون على آلة الاختبار. يقوم بإجراء جميع الإعدادات اللازمة على الشاشة قبل إجراء الاختبار.

يتضمن المبدأ هنا استخدام كرة فولاذية قطرها 10 مم لإحداث انطباع على قطعة الاختبار. ثم يتم حساب الانطباع لمعرفة رقم صلابة برينل للمادة.

تقوم الآلة بخفض الكرة على المادة لتشكيل مسافة بادئة وتركها لمدة 30 ثانية تقريبًا. ثم يطبق الميكانيكي قوة على الكرة. يحدد نوع المعدن قيد الاختبار القوة المطبقة.

قد تتطلب بعض المعادن حمولة تصل إلى 500 كجم ، بينما قد يتطلب البعض حمولة تصل إلى 3000 كجم ، وهو الحمل القياسي. إذا تمت إزالة إندينتر ، يقيس المهندس حجمه من خلال الملاحظة باستخدام مجهر منخفض الطاقة. يقوم باقتلاع مناطق أخرى وحساب متوسط ​​القياسات بزوايا قائمة.

بعد الانتهاء من الاختبار ، يقوم الميكانيكيون بحساب رقم الصلابة باستخدام صيغة حساب صلابة برينل.

أين،

F - القوة ، N

د - قطر إندينتر ، مم

د - قطر المسافة البادئة ، مم

اختبار صلابة روكويل

هذا نوع شائع آخر من اختبارات الصلابة. يحدد نوع المادة المختبرة نوع المقياس المستخدم.

هناك 30 مقياسًا مختلفًا للاختيار من بينها ؛ لذلك ، يمكنك اختيار أي واحد مناسب للمادة الخاصة بك. ومع ذلك ، فإن المقاييس الأكثر استخدامًا هي "B" و "C."

يقوم المختبر بتطبيق حمولة صغيرة أولاً قبل تطبيق حمل الاختبار. يساعد الحمل الطفيف على إصلاح المسافة البادئة بشكل مناسب في عينة الاختبار والقضاء على أي شكل من أشكال المخالفات السطحية للحصول على نتيجة أكثر دقة.

ثم يخفض المسافة البادئة في المادة ليخلق انطباعًا عن طريق تطبيق الحمل الرئيسي. يقيس الانطباع لتحديد الصلابة. ثم يحدد جهاز الاختبار بعد المسافة البادئة المتزايدة عن طريق حساب قيمة الصلابة.

صيغة صلابة روكويل هي:

أين،

N - عامل مقياس يعتمد على المقياس المستخدم

s - عامل القياس حسب المقياس المستخدم

د - عمق المسافة البادئة الدائمة مقارنة بالحمل الصغير ، مم

اختبار صلابة فيكرز

هذه طريقة أخرى لقياس الصلابة. إنه أكثر ملاءمة للمواد اللينة التي تتطلب أحمالًا أقل. لذلك ، إذا كنت بحاجة إلى دقة أفضل للمواد اللينة الخاصة بك ، فإن اختبار Vickers هو الأفضل لك.

يستخدم فيكرز أداة دفع ماسية واحدة لجميع المواد ، مما يجعل حساباته أسهل.

يحتاج المختبر أولاً إلى التعرف على الجهاز قبل البدء. ثم يتم وضع الجزء على الجهاز لإيجاد ارتفاع مناسب باستخدام المجهر. يمكنك تحديد المكان الصحيح من خلال فحص الصور على الشاشة. عندما يكون لديك صورة أكثر تركيزًا ، تكون في وضع جيد.

يتم إنزال الماس indenter إلى الجزء ويسمح له بالبقاء لفترة محددة.

ارفع المسافة البادئة وقس قيمة المسافة البادئة باستخدام الصيغة أدناه:

أين،

F - القوة ، N

د - المسافة البادئة قطري ، مم

اختبار صلابة موس

إذا كنت ترغب في قياس صلابة الخدش ، فهذه طريقة مناسبة يمكنك اعتمادها. تقليديا ، يتم إجراء هذا الاختبار عن طريق خدش المادة على مادة مرجعية ذات صلابة معروفة. يستخدم اختبار صلابة موس عشر مواد مرجعية بصلابة مختلفة. يحدد نوع المادة قيد الاختبار نوع المرجع المراد استخدامه. يتم الحصول على النتيجة بعد ذلك عن طريق تعيين قيمة صلابة رقمية لمادة الاختبار.

الكلام هو أنعم مادة مستخدمة ، بقيمة 1. أقوى مادة ، من ناحية أخرى ، هي الألماس بقيمة 10.

يتم استخدام أداة إنديار الماس روكويل في اختبار صلابة موس الحديث. يشبه مبدأ عمل الآلة هذا الأسلوب التقليدي. يتضمن خدش قطعة الاختبار لفترة محددة بحمل مناسب.

اختبار Scleroscope

يمكنك استخدام Scleroscope لتحديد صلابة ارتداد المواد. يمكنك إجراء هذا الاختبار عن طريق توصيل أنبوب زجاجي رأسي مجوف بالحامل. ستقوم بعد ذلك بإسقاط مطرقة الماس عبر الأنبوب على قطعة الاختبار. سترتد المطرقة ، وسيكون ارتفاع الارتداد هو ما ستقيسه وتسجيله. سيكون للمواد ذات الصلابة العالية ارتداد أعلى بينما تكون المواد اللينة ذات ارتباط منخفض.

مخطط صلابة المواد

يعد مخطط صلابة المواد أحد أسهل الطرق لتحديد صلابة بعض أنواع المواد الشائعة. يوفر الرسم البياني قيمة صلابة هذه المواد المختلفة باستخدام طرق قياس مختلفة. على سبيل المثال ، يوضح الرسم البياني أعلاه قيم صلابة المعادن مثل الألومنيوم والتيتانيوم باستخدام طرق القياس مثل مقياس برينل. بهذه الطريقة ، لا يتعين عليك تقييم صلابة المواد الخام الخاصة بك إذا كنت تستخدم أي شخص خارج القائمة.

ومع ذلك ، يجب عليك التأكد من أن المخطط المستخدم تم تقييمه وفقًا للشروط القياسية.

خاتمة

من الضروري إجراء اختبار صلابة المواد المناسب إذا كنت ترغب في اختيار مادة مناسبة لمشروعك. هناك طرق مختلفة لاختبار صلابة المواد الخاصة بك. استشر شركة خبيرة بشأن المشورة المهنية حول صلابة المواد الخاصة بك.

خدمات الآلات السريعة

هنا ينتهي بحثك إذا كنت تبحث عن شركة يمكنها تقديم خدمات تصنيع موثوقة لأي مادة. في RapidDirect ، نقوم بتحليل صلابة المواد الخاصة بك مجانًا. نحن الشركة المناسبة لجميع خدمات التصنيع الخاصة بك.

نحن نقدم أعمال معدنية فعالة من حيث التكلفة وعند الطلب للنماذج الأولية ذات الحجم المنخفض والإنتاج بكميات كبيرة. بمجرد تحميل ملفات CAD الخاصة بك وتحديد المتطلبات ، نعد بتقديم عروض الأسعار الأكثر فعالية من حيث التكلفة في غضون 12 ساعة ، جنبًا إلى جنب مع تحليل احترافي مجاني حول ملاءمة تصميمك للتصنيع.

نحن من ذوي الخبرة ومستعدون لتقديم الاقتراحات الفنية لمشاريعك.