Brinell módszer

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. június 16-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

A Brinell-módszer az egyik fő módszer az anyag keménységének meghatározására .

Történelem

A módszert Johan August Brinell ( 1849-1925 ) svéd mérnök javasolta 1900 - ban , és ez lett az első széles körben használt és szabványosított módszer a keménység meghatározására az anyagtudományban .

Vizsgálati eljárás és keménységszámítás

A Brinell-módszer a behúzási módszerekre vonatkozik .

A teszt a következőképpen történik:

először a mintát a behúzóba visszük ;
majd a behúzót egyenletesen növekvő terheléssel 2-8 másodpercig a mintába nyomjuk ;
a maximális érték elérése után a bemélyedés terhelése egy bizonyos ideig fennmarad ( acéloknál általában 10-15 másodpercig );
majd az alkalmazott terhelést eltávolítjuk, a mintát eltávolítjuk a bemélyedésből, és megmérjük a keletkező bemélyedés átmérőjét .

Behúzóként 1 átmérőjű keményötvözet golyókat használnak ; 2 ; 2,5 ; 5 és 10 mm . _ A terhelés nagyságát és a labda átmérőjét a vizsgált anyagtól függően választják ki.

A vizsgált anyagok 5 fő csoportra oszthatók :

1 - acél , nikkel és titán ötvözetek ; 2 - öntöttvas ; 3 - réz és rézötvözetek ; 4 - könnyűfémek és ötvözeteik; 5 - ólom , ón .

Ezenkívül a fenti csoportok a minták keménységétől függően alcsoportokra oszthatók.

A vizsgálati feltételek kiválasztásakor ügyeljen arra, hogy a minta vastagsága legalább 8-szorosa legyen a bemélyedés mélységének . Ezenkívül fontos a bemélyedés átmérőjének szabályozása is, amelynek 0,24 D és 0,6 D közötti tartományban kell lennie , ahol D a behúzás (golyó) átmérője.

A Brinell keménységet "HB" (Hardness Brinell) jelöléssel jelöljük, ha acélgolyót használunk bemélyedésként, vagy HBW -t, ha keményfém golyót használunk bemélyedésként, és kétféleképpen számítható ki:

restaurált imprint módszer;
vissza nem állított ujjlenyomat módszer.

A rekonstruált bemélyedési módszer szerint a keménységet az alkalmazott terhelés és a bemélyedés felületének arányaként számítják ki:

{\mbox{HBW}}={\frac {0.102F}{{\frac {\pi D}{2}}\left(D-{\sqrt {D^{2}-d^{2}}} \jobb)}}

ahol:

$F$ — alkalmazott terhelés, N ;
$D$ a golyó átmérője , mm ;
$d$ — lenyomatátmérő, m m .

A visszanyeretlen lenyomat módszer szerint a keménységet az alkalmazott terhelés és az anyagba ágyazott bemélyedés területének arányaként határozzuk meg :

{\mbox{HBW}}={\frac {0,102F}{\pi Dh}}

ahol a behúzás behatolási mélysége , mm . $h$

A szabályozási dokumentumok meghatározzák:

behúzó átmérők;
behúzási idő;
tartási idő maximális terhelés mellett;
minimális mintavastagság;
a nyomtatási átlók minimális és maximális értékei;
maximális terhelések;
a vizsgált anyag csoportja.

Az ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59) szerint a következő alapterhelések szabályozottak: 9,807 N ; 24,52 N ; N 49,03 ; 61,29 N ; N 98,07 ; 153,2 N ; 245,2 N ; 294,2 N ; 306,5 N ; 612,9 N ; 980,7 N ; 1226 N ; 2452 N ; 4903 N ; 7355 N ; 9807 N ; 14 710 N ; 29 420 N .

Példa a Brinell-keménység megjelölésére:

600 HBW 10/3000/20

ahol:

600 - Brinell keménységi érték, kgf / m m² ;
A HBW a Brinell-keménység szimbóluma;
10 a golyó átmérője mm -ben ;
3000 - az egyenértékű terhelés hozzávetőleges értéke kgf -ben (3000 kgf \u003d 29 420 N );
20 a terhelés ideje , s .

A keménység Brinell-módszerrel történő meghatározásához különféle keménységmérőket használnak (például fémek keménységmérőit ), mind helyhez kötött, mind hordozható eszközöket.

Tipikus keménységi értékek különböző anyagokhoz

Anyag	Keménység
Puha fa , például fenyő	1,6 HBS 10/100
tömör fa	2,6-7,0 HBS 10/100
Alacsony nyomású polietilén	4,5-5,8 HB [1]
Polisztirol	15 HB [1]
Alumínium	15 HB
Réz	35 HB
Dúralumínium	70 HB
lágy acél	120 HB
Rozsdamentes acél	250 HB
Üveg	500 HB
Szerszámacél	650-700HB

Előnyök és hátrányok

Hibák

A módszer legfeljebb 450 HB keménységű anyagokhoz ajánlott .
A Brinell keménysége a terheléstől függ ( fordított bemélyedési mérethatás ) .
Ha a behúzót a bemélyedés szélei mentén nyomjuk, az anyag kinyomódása miatt halmok és megereszkedés keletkeznek, ami megnehezíti mind az átmérő, mind a bemélyedés mélységének mérését.
A beágyazó test (golyó) nagy mérete miatt a módszer vékony mintákra nem alkalmazható.

Előnyök

A Brinell keménység ismeretében gyorsan meg lehet találni az anyag szakítószilárdságát és folyáshatárát , ami az alkalmazott mérnöki problémák szempontjából fontos.

Acélhoz _

\sigma _{\mathrm{B} }={\frac {HB}{3}}[{\frac {kgf}{mm^{2}}}]={\frac {10HB}{3}}[MPa ]

ahol - szakítószilárdság , M Pa . $\sigma _{\mathrm{B} }$

\sigma _{T}={\frac {HB}{6}}[{\frac {kgf}{mm^{2}}}]={\frac {10HB}{6}}[MPa]

hol a folyáshatár , M Pa . $\sigma _{T}$

Alumíniumötvözetekhez _

\sigma _{\mathrm{B} }=0,362{HB}[{\frac {kgf}{mm^{2))}]=3,62{HB}[MPa]

Rézötvözetekhez _

\sigma _{\mathrm{B} }=0,26{HB}[{\frac {kgf}{mm^{2))}]=2,6{HB}[MPa]

Mivel a Brinell módszer az egyik legrégebbi, rengeteg műszaki dokumentáció gyűlt össze, ahol az anyagok keménységét ennek a módszernek megfelelően jelzik.

Ez a módszer pontosabb, mint a Rockwell-módszer alacsonyabb keménységi értékeknél (30 HRC alatt ).

Ezenkívül a Brinell-módszer kevésbé kritikus a keménységvizsgálatra előkészített felület tisztasága szempontjából.

Keménységmérési eredmények fordítása különféle módszerekkel

A Brinell keménységi eredmények táblázatok segítségével keménységi mértékegységekké konvertálhatók más módszerekkel, például a Vickers -módszerrel és a Rockwell-módszerrel . Az utolsó két módszerrel végzett keménységmérés viszont a Brinell-módszerrel keménységi mértékegységekre konvertálható. A keménységi számok átszámítását csak olyan esetekben szabad alkalmazni, amikor az adott körülmények között nem lehetséges az anyag vizsgálata. Az eredményül kapott keménységkonverziós számok, táblázatosak és az ASTM E 140-07 szerinti egyenletekből számítottak is, csak hozzávetőlegesek, és bizonyos esetekben nem biztos, hogy pontosak. Fizikai szempontból a különböző módszerekkel kapott és eltérő méretű keménységi számok ilyen összehasonlítása semmiféle fizikai jelentéssel nem bír.

Normatív dokumentumok

GOST 9012-59 (ISO 410-82, ISO 6506-81) Fémek. Brinell keménységmérési módszer"
ISO 6506-1:2014 „Fémanyagok – Brinell-keménységvizsgálat – 1. rész : Vizsgálati módszer ”
ASTM E - 10 " Szabványos vizsgálati módszer a fémes anyagok Brinell-keménységére "
ASTM E 140-07 " Szabványos keménységi átszámítási táblázatok a fémek Brinell-keménysége , Vickers-keménysége , Rockwell-keménysége , felületi keménysége , Knoop-keménysége és szkleroszkópos keménysége közötti összefüggésekhez "

Lásd még

Jegyzetek

↑ 1 2 Kézikönyv a műanyagokról, szerkesztette: M. I. Garbar, M. S. Akutin, N. M. Egorov (M., "Chemistry", 1967)