सामग्री की कठोरता के बारे में वह सब कुछ जो आपको जानना चाहिए

किसी भाग के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री की उपयुक्तता उसके इच्छित वातावरण में कार्य करने में सक्षम होने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। ऐसी सामग्रियों में से एक जो परियोजना के लिए सामग्री की उपयुक्तता निर्धारित करती है वह सामग्री की कठोरता है। यह निर्धारित करता है कि आपकी परियोजना को स्टील या नरम सामग्री जैसी उच्च कठोरता वाली सामग्री की आवश्यकता है या नहीं।

हम सभी जानते हैं कि किसी परियोजना में गलत सामग्री का उपयोग करने से विनाशकारी प्रभाव पड़ सकता है, खासकर तब जब उत्पादित भाग किसी बड़ी परियोजना का हिस्सा हो। इसलिए, उत्पादन से पहले अपनी सामग्री की कठोरता का मूल्यांकन अनिवार्य है।

यदि आपको ऐसे पदार्थ की आवश्यकता है जो विरूपण के बिना उच्च इंडेंटेशन या घर्षण का सामना कर सके, तो आपको कठिन सामग्री का विकल्प चुनना चाहिए। हालांकि, उच्च कठोरता वाली सामग्री सभी परियोजनाओं के लिए जरूरी नहीं है। यह जानने के लिए कि आपकी परियोजना के लिए कौन सा उपयुक्त है, आपको एक विशेषज्ञ मशीनिंग कंपनी से परामर्श करने की आवश्यकता है।

भौतिक कठोरता क्या है?

भौतिक कठोरता विरूपण, खरोंच, प्रवेश और इंडेंटेशन के बिना बल का सामना करने की सामग्री की क्षमता है। दूसरे शब्दों में, यह किसी पदार्थ की क्षमता है कि वह लागू बल के बावजूद भी अपनी भौतिक विशेषताओं को बनाए रख सके।

कठोरता कई सामग्रियों में भिन्न होती है, जिसमें स्टील जैसी सामग्री की तुलना में टिन की तुलना में अधिक कठोरता होती है। कुछ अन्य गैर-धात्विक सामग्री जैसे लकड़ी और प्लास्टिक में भी नरम धातु के गुण होते हैं।

सामग्रियों की कठोरता कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे कि इसकी प्लास्टिसिटी, लोचदार कठोरता, लचीलापन, क्रूरता, तनाव, शक्ति, चिपचिपाहट और चिपचिपाहट।

भौतिक कठोरता के विभिन्न प्रकार क्या हैं?

सामग्री अलग-अलग परिस्थितियों में अलग-अलग व्यवहार करती है। उदाहरण के लिए, एक सामग्री एक बार के भारी प्रभाव का सामना कर सकती है, फिर भी निरंतर लोडिंग का सामना नहीं कर सकती है। इसलिए, आपको अपनी परियोजना की आवश्यकताओं के अनुरूप भौतिक कठोरता का प्रदर्शन करना चाहिए।

हम भौतिक कठोरता को तीन में वर्गीकृत कर सकते हैं। इन विभिन्न प्रकार की कठोरता के तहत सामग्रियों के अलग-अलग मूल्य हैं। वे सम्मिलित करते हैं:

• स्क्रैच कठोरता
• पलटाव कठोरता
• खरोज कठोरता

खरोंच कठोरता

मशीनिस्ट सतह पर खरोंच का विरोध करने के लिए सामग्री की क्षमता के रूप में खरोंच की कठोरता को परिभाषित करते हैं। खरोंच सामग्री की सतह पर संकीर्ण निरंतर रेखाएं होती हैं। जब एक नरम सामग्री की सतह के माध्यम से एक तेज, अधिक कठोर सामग्री ब्रश करती है, तो यह ऐसी सामग्री की सतह पर खरोंच का कारण बनती है।

मशीनिस्ट मिट्टी के पात्र जैसी भंगुर सामग्री के लिए खरोंच परीक्षण का उपयोग करते हैं। कुछ सामग्री प्लास्टिक विरूपण तक नहीं पहुंच सकती हैं लेकिन खरोंच का सामना नहीं कर सकती हैं। कुछ डिज़ाइन खरोंच के प्रति संवेदनशील होते हैं; इस प्रकार, आपको उच्च खरोंच कठोरता वाली सामग्री की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, मशीन के कुछ हिस्सों को घर्षण की आवश्यकता हो सकती है। कम खरोंच कठोरता वाली सामग्री का उपयोग करना, उस स्थिति में, पर्याप्त अच्छा नहीं हो सकता है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि थोड़े से घर्षण के साथ, सामग्री अपनी चिकनी सतह खो सकती है और अंततः मशीन की समग्र कार्यक्षमता को प्रभावित कर सकती है। इसका मतलब है कि आपको अक्सर मरम्मत पर अधिक खर्च करना पड़ता है। यह जानने के लिए कि क्या सामग्री घर्षण का सामना करेगी और अपनी चिकनी सतह को नहीं खोएगी, यह जानने के लिए आप एक खरोंच कठोरता परीक्षण करके इसे रोक सकते हैं।

पलटाव कठोरता

इसका एक पर्याय गतिशील कठोरता है, और यह प्लास्टिक कठोरता की तुलना में अधिक लोचदार कठोरता है। लोचदार कठोरता का मतलब है कि एक सामग्री स्थायी रूप से ख़राब नहीं होती है। बाहरी बल के आवेदन होने पर ही यह अपना आकार खो देता है। एक बार जब बाहरी बल को हटा दिया जाता है, तो यह स्वतः ही अपने मूल आकार को पुनः प्राप्त कर लेता है। यह प्लास्टिक विरूपण के मामले में नहीं है, जहां सामग्री अपने मूल आकार को पुनः प्राप्त नहीं कर सकती। इस प्रकार, पलटाव कठोरता अधिक लोचदार कठोरता है।

रिबाउंड कठोरता के लिए सामग्री को प्रभाव पर ऊर्जा को अवशोषित करने और इंडेंटर को वापस करने की आवश्यकता होती है। रिबाउंड कठोरता के परीक्षण के लिए मशीनिस्ट एक इंडेंटर का उपयोग करते हैं। एक इंडेंटर के रूप में उपयोग की जाने वाली सामग्री में पहले से ही एक ज्ञात कठोरता होती है, जो मशीनिस्ट मापी गई सामग्री की तुलना में करते हैं।

आप किसी सामग्री पर हीरे की नोक वाले हथौड़े को गिराकर उसकी पलटाव या गतिशील कठोरता को माप सकते हैं। वे फिर सतह पर प्रहार करने के बाद हथौड़े की सीमा को मापते हैं। यदि हथौड़ा मूल गिरने की ऊंचाई के करीब लौटता है, तो सामग्री में रिबाउंड कठोरता के लिए उच्च मूल्य होता है। दूसरी ओर, यदि हथौड़ा गिरने की ऊंचाई के करीब नहीं आया, तो सामग्री में कम पलटाव कठोरता होती है।

खरोज कठोरता

विरूपण के लिए सामग्री की कठोरता को निर्धारित करने के लिए यंत्रकार इंडेंटेशन कठोरता का उपयोग करते हैं। यह जांच की गई सामग्री को एक निरंतर भार के साथ इंडेंट करने की आवश्यकता होती है जब तक कि यह एक छाप न बना ले। मशीनिस्ट परीक्षण की गई सामग्री और इसके द्वारा प्रदान किए जाने वाले उद्देश्य के आधार पर सूक्ष्म और मैक्रोस्कोपिक दोनों पैमानों पर इंडेंटेशन कठोरता परीक्षण करते हैं।

जब इंजीनियर और मेटलर्जिस्ट भौतिक कठोरता के बारे में बात करते हैं, तो वे अक्सर इंडेंटेशन कठोरता का उल्लेख करते हैं। सामग्री के इंडेंटेशन मूल्य को मापने से आपको यह जानने में मदद मिलती है कि विकृत होने से पहले सामग्री कितना भार सहन कर सकती है।

भौतिक कठोरता किस इकाई द्वारा मापी जाती है?

कुछ यंत्रकार अक्सर दबाव के साथ कठोरता की एसआई इकाइयों को भ्रमित करते हैं। पूर्व में N/mm² की SI इकाई है, अन्यथा इसे पास्कल इकाई कहा जाता है। दूसरी ओर, बाद वाले की SI इकाई (N/m2, या kg·m−1·s−2) होती है।

पहले चर्चा की गई विभिन्न प्रकार की कठोरता में से प्रत्येक के मापन के विभिन्न पैमाने हैं। इकाइयाँ प्रत्येक माप पद्धति से प्राप्त होती हैं; इसलिए, वे प्रत्यक्ष तुलना के लिए उपयुक्त नहीं हैं। फिर भी, एक रूपांतरण तालिका है जिसे आप तुलना के लिए उपयोग करने के लिए प्रबंधित कर सकते हैं। हम "प्रबंधन" कहते हैं क्योंकि तुलना 100% सटीक नहीं हो सकती है, लेकिन यह एक उपयुक्त संकेत देती है।

कठोरता माप के लिए कुछ सामान्य इकाइयों में ब्रिनेल कठोरता संख्या (एचबी), रॉकवेल कठोरता संख्या (एचआरए, एचआरबी, एचआरसी, आदि), लीब कठोरता मूल्य (एचएलडी, एचएलएस, एचएलई, आदि), और विकर्स कठोरता संख्या (एचवी) शामिल हैं। हमने नीचे दी गई तालिका में माप विधियों की तुलना की है।

सामग्री की कठोरता का परीक्षण कैसे करें

प्रत्येक प्रकार की भौतिक कठोरता को अलग तरह से मापा जाता है। नीचे हर प्रकार की कठोरता का परीक्षण करने का तरीका बताया गया है:

ब्रिनल परीक्षण

यह एक सामान्य कठोरता परीक्षण है जिसका उपयोग मशीनर करते हैं। सबसे पहले, मशीनिस्ट परीक्षण मशीन से परिचित होते हैं। वह परीक्षण करने से पहले मॉनीटर पर सभी आवश्यक सेटिंग करता है।

यहां सिद्धांत में परीक्षण के टुकड़े पर एक छाप बनाने के लिए 10 मिमी व्यास की स्टील की गेंद का उपयोग करना शामिल है। छाप की गणना तब सामग्री की ब्रिनेल कठोरता संख्या जानने के लिए की जाती है।

मशीन इंडेंटेशन बनाने के लिए सामग्री पर गेंद को कम करती है और लगभग 30 सेकंड के लिए छोड़ देती है। इसके बाद मशीनिस्ट गेंद पर बल लगाता है। परीक्षण के तहत धातु का प्रकार लागू बल को निर्धारित करता है।

कुछ धातुओं को 500 किग्रा के भार की आवश्यकता हो सकती है, जबकि कुछ को 3000 किग्रा तक की आवश्यकता हो सकती है, जो कि मानक भार है। यदि इंडेंटर को हटा दिया जाता है, तो इंजीनियर कम-शक्ति वाले माइक्रोस्कोप से देखकर इसके आकार को मापता है। वह अन्य क्षेत्रों को काटता है और समकोण पर माप के औसत की गणना करता है।

परीक्षण पूरा करने के बाद, मशीनिस्ट ब्रिनेल कठोरता गणना सूत्र का उपयोग करके कठोरता संख्या की गणना करते हैं।

कहा पे,

एफ - बल, एन

डी - इंडेंटर व्यास, मिमी

डी - इंडेंटेशन व्यास, मिमी

रॉकवेल कठोरता परीक्षण

यह एक अन्य सामान्य प्रकार का कठोरता परीक्षण है। परीक्षण की गई सामग्री का प्रकार उपयोग किए गए पैमाने के प्रकार को निर्धारित करता है।

चुनने के लिए 30 अलग-अलग पैमाने हैं; इसलिए, आप अपनी सामग्री के लिए उपयुक्त किसी एक का चयन कर सकते हैं। हालांकि, सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले पैमाने "बी" और "सी" हैं।

परीक्षण भार लागू करने से पहले परीक्षक पहले एक मामूली भार लागू करता है। मामूली भार परीक्षण नमूने में इंडेंटर को उचित रूप से ठीक करने में मदद करता है और अधिक सटीक परिणाम के लिए सतह की अनियमितताओं के किसी भी रूप को समाप्त करता है।

वह फिर प्रमुख भार को लागू करके एक छाप बनाने के लिए सामग्री में इंडेंटर को कम करता है। वह कठोरता को निर्धारित करने के लिए छाप को मापता है। परीक्षक तब कठोरता मान की गणना करके बढ़े हुए इंडेंट आयाम को निर्धारित करता है।

रॉकवेल कठोरता का सूत्र है:

कहा पे,

एन - स्केल फैक्टर इस्तेमाल किए गए पैमाने पर निर्भर करता है

s - उपयोग किए गए पैमाने के आधार पर स्केल कारक

डी - मामूली भार की तुलना में स्थायी इंडेंटेशन की गहराई, मिमी

विकर्स कठोरता परीक्षण

यह कठोरता को मापने का एक और तरीका है। यह नरम सामग्री के लिए अधिक उपयुक्त है जिसके लिए कम भार की आवश्यकता होती है। इसलिए, यदि आपको अपनी सॉफ्ट सामग्री के लिए बेहतर सटीकता की आवश्यकता है, तो विकर्स टेस्ट आपके लिए सबसे अच्छा है।

विकर्स सभी सामग्रियों के लिए एक डायमंड इंडेंटर का उपयोग करता है, जिससे इसकी गणना आसान हो जाती है।

शुरू करने से पहले परीक्षक को पहले मशीन से परिचित होना चाहिए। माइक्रोस्कोप का उपयोग करके उपयुक्त ऊंचाई खोजने के लिए भाग को मशीन पर रखा जाता है। आप स्क्रीन पर छवियों की जांच करके सही स्थान निर्धारित कर सकते हैं। जब आपके पास अधिक केंद्रित छवि होती है, तो यह अच्छी तरह से सेट होती है।

डायमंड इंडेंटर को हिस्से में उतारा जाता है और एक निर्दिष्ट अवधि के लिए रहने दिया जाता है।

इंडेंटर उठाएं और नीचे दिए गए सूत्र का उपयोग करके इंडेंटेशन मान को मापें:

कहा पे,

एफ - फोर्स, एन

डी - इंडेंटेशन विकर्ण, मिमी

मोह कठोरता परीक्षण

यदि आप खरोंच की कठोरता को मापना चाहते हैं, तो यह एक उपयुक्त तरीका है जिसे आप अपना सकते हैं। परंपरागत रूप से, यह परीक्षण एक ज्ञात कठोरता के साथ संदर्भ सामग्री के खिलाफ सामग्री को खरोंच कर किया जाता है। मोह्स कठोरता परीक्षण विभिन्न कठोरता के साथ दस संदर्भ सामग्री का उपयोग करता है। परीक्षण के तहत सामग्री का प्रकार उपयोग करने के संदर्भ का प्रकार निर्धारित करता है। परिणाम तब परीक्षण सामग्री के लिए एक संख्यात्मक कठोरता मान निर्दिष्ट करके प्राप्त किया जाता है।

टॉक 1 के मान के साथ उपयोग की जाने वाली सबसे नरम सामग्री है। दूसरी ओर, 10 के मान के साथ सबसे कठिन सामग्री हीरा है।

आधुनिक मोह कठोरता परीक्षण के लिए एक रॉकवेल डायमंड इंडेंटर का उपयोग किया जाता है। मशीन का कार्य सिद्धांत पारंपरिक पद्धति के समान है। इसमें एक उपयुक्त भार द्वारा एक निर्दिष्ट अवधि के लिए परीक्षण टुकड़े को खंगालना शामिल है।

स्क्लेरोस्कोप परीक्षण

सामग्री की रिबाउंड कठोरता को निर्धारित करने के लिए आप स्क्लेरोस्कोप का उपयोग कर सकते हैं। आप इस परीक्षण को एक खोखले ऊर्ध्वाधर कांच की ट्यूब को एक स्टैंड से जोड़कर कर सकते हैं। फिर आप परीक्षण के टुकड़े पर ट्यूब के माध्यम से हीरे का हथौड़ा गिरा देंगे। हथौड़ा उछलेगा, और उछाल की ऊँचाई वह है जिसे आप मापेंगे और रिकॉर्ड करेंगे। उच्च कठोरता वाली सामग्री में उच्च उछाल होगा जबकि नरम सामग्री में कम बाध्यता होगी।

सामग्री कठोरता चार्ट

कुछ लोकप्रिय प्रकार की सामग्रियों की कठोरता को निर्धारित करने के लिए एक भौतिक कठोरता चार्ट सबसे आसान तरीकों में से एक है। चार्ट विभिन्न माप विधियों का उपयोग करके इन विभिन्न सामग्रियों का कठोरता मूल्य प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, उपरोक्त चार्ट ब्रिनेल के पैमाने जैसे माप विधियों का उपयोग करके एल्यूमीनियम और टाइटेनियम जैसी धातुओं के कठोरता मूल्यों को दर्शाता है। इस तरह, यदि आप सूची से बाहर किसी का उपयोग कर रहे हैं तो आपको अपने कच्चे माल की कठोरता का मूल्यांकन करने की आवश्यकता नहीं है।

हालाँकि, आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि उपयोग किया गया चार्ट मानक स्थितियों के तहत मूल्यांकन किया गया है।

निष्कर्ष

यदि आप अपनी परियोजना के लिए उपयुक्त सामग्री का चयन करना चाहते हैं तो उचित सामग्री कठोरता परीक्षण करना आवश्यक है। आपकी सामग्री की कठोरता का परीक्षण करने के विभिन्न तरीके हैं। अपनी सामग्री की कठोरता के बारे में पेशेवर सलाह पर एक विशेषज्ञ कंपनी से परामर्श करें।

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