ما هو Brinell؟
اختبار صلابة برينل هو طريقة يتم من خلالها تحديد الصلابة عن طريق ضغط كرة معدنية صلبة ذات قطر محدد على سطح العينة تحت حمل محدد وقياس قطر المسافة البادئة الناتجة. يتم التعبير عن النتيجة في HBW.
الغرض من Brinell
والغرض من ذلك هو التحقق من حالة المعالجة الحرارية، والتحقق من اتساق الدفعة إلى الدفعة، وتقييم الامتثال للمواصفات عن طريق قياس صلابة سطح المادة.
على أي منتجات يُطبَّق Brinell؟
- المسبوكات والمطروقات
- المنتجات شبه المصنعة من الصلب ذات القسم السميك
- المعادن غير الحديدية
- الأجزاء المعالجة بالحرارة
في أي قطاعات يُستخدم Brinell؟
المواصفات المتعلقة بـ Brinell
- ISO 6506-1
- أستم E10
شروط Brinell
- المسافة البادئة
- كرة معدنية صلبة؛ عادة 10 مم، 5 مم، 2.5 مم القطر
- حمولة
- يتم اختياره وفقًا لمجموعة المواد؛ عادة 3000 كجم (29.42 كيلو نيوتن) للصلب
- تحميل وقت السكون
- عموما 10-15 ثانية
- سطح
- ناعم بما فيه الكفاية بحيث لا يعيق قياس المسافة البادئة، وخالي من النتوءات
جهاز Brinell
- آلة اختبار صلابة برينل
- مجهر قياس المسافة البادئة أو النظام البصري
- كتل صلابة المرجعية
متطلبات العينة لـ Brinell
- يجب أن يكون سمك على الأقل ثمانية أضعاف عمق المسافة البادئة
- يجب أن يكون السطح نظيفًا ومسطحًا وخاليًا من مقياس الأكسيد
- يجب أن تكون المسافات البادئة على مسافة من الحافة ومن بعضها البعض المحددة في المعيار
- عموما يتم أخذ ثلاثة قياسات على الأقل
مدة Brinell
يستغرق القياس لكل عينة بضع دقائق؛ تمتد المدة إذا كان إعداد السطح مطلوبًا.
إجراء Brinell
- 1تم التحقق من الجهاز باستخدام الكتل المرجعية.
- 2يتم اختيار قطر الكرة والحمل المناسب لمجموعة المواد.
- 3العينة مدعومة بقوة.
- 4يتم تطبيق الحمل لمدة محددة وإزالته.
- 5يتم قياس قطر المسافة البادئة في اتجاهين متعامدين ويتم حساب متوسطهما.
- 6يتم حساب قيمة الصلابة والإبلاغ عنها مع معلومات الحمل/الكرة.
معايير قبول Brinell
يتم تحديد نطاق القبول في معيار المنتج أو المادة. يتم دائمًا ذكر نتيجة برينل مع الحمل المطبق وقطر الكرة (على سبيل المثال 200 HBW 10/3000).
تقييم النتائج
يتم تقييم متوسط وتناثر القياسات. تعتبر المسافات البادئة القريبة جدًا من حافة السطح أو من بعضها البعض غير صالحة؛ إذا كانت المسافة البادئة مشوهة، يتم تكرار القياس.
تقرير Brinell
- تم تطبيق المعيار
- قطر الكرة وحملها
- عدد القياسات والقيم الفردية
- متوسط الصلابة وتنسيق التدوين
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- معايير المنتج المادي
- مواصفات المعالجة الحرارية
Mekanik Testler — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار Brinell؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تقيس الاختبارات الميكانيكية كيفية تصرف مادة أو قطعة تحت القوة. وتمتد العائلة من الحمل الساكن (الشد والانضغاط والانحناء) إلى السلوك المرتبط بالزمن (الإجهاد والزحف)، ومن الصلادة والتآكل إلى متانة الكسر.
القاسم المشترك بين هذه الاختبارات هو أن النتيجة تُبلَّغ كخاصية للمادة. فمقاومة الخضوع أو الصلادة ليست قرار مطابقة؛ بل بيانات رقمية سيقارن بها التصميم ومعيار المنتج. لذا تكون تقارير الاختبار الميكانيكي عادة مدخلًا لقرار هندسي لا لاعتماد منتج — اختيار المادة، معامل الأمان، تقدير العمر.
التمييز بين السلوك الساكن والديناميكي هو مفتاح فهم هذا الميدان. فقد تبدو قطعة غير مجهدة تمامًا تحت حمل ساكن لكنها تنكسر تحت حمل متكرر؛ ويحدث كسر الإجهاد عند إجهادات أقل بكثير من مقاومة الخضوع ودون سابق إنذار. لذا لا يكفي اختبار الشد وحده كدليل للقطع الدوارة أو المهتزة أو الخاضعة لحمل دوري.
تحدد ظروف الاختبار النتيجة، وهذا أمر حاسم لوضوح التقرير: هندسة العينة وسرعة التحميل ودرجة الحرارة والتكييف وترتيب القبض. وتعطي المادة نفسها قيمًا مختلفة في ظروف مختلفة. وفي اللدائن يكون تأثير السرعة واضحًا جدًا، وفي المعادن تأثير درجة الحرارة؛ أما في المركبات فيغيّر اتجاه العينة النتيجة تمامًا.
الصلادة هي القياس الأكثر إساءة استخدام في هذا الميدان. ونظرًا لكونها سريعة وشبه غير متلفة ورخيصة، تُستخدم غالبًا بدلًا من المقاومة. وتوجد جداول تحويل من الصلادة إلى المقاومة لكنها تقريبية وتعتمد على فئة المادة؛ واستخدامها كدليل وحيد في قبول المواد خطأ.
يتطلب جانب ميكانيكا الكسر كفاءة خاصة. وتتيح قياسات متانة الكسر ومعدل نمو تشقق الإجهاد حساب المدة التي ستصمد فيها بنية متشققة؛ وهي أساس تصميم تحمل الضرر في مجالات مثل معدات الضغط وهياكل الطائرات وخطوط الأنابيب.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الساكنة
الشد والانضغاط والانحناء والقص والالتواء. وتُستخرج مقاومة الخضوع ومقاومة الشد والاستطالة ومعامل المرونة.
اختبارات الصدم
صدم شاربي وإيزود المُشقوق؛ ويُحدَّد سلوك انتقال المادة من الهش إلى المطاوع بحسب درجة الحرارة.
صلابة
برينل وفيكرز وروكويل وشور والصلادة الدقيقة. وهي مفيدة لعمق المعالجة السطحية والاختلافات المحلية في المقاومة.
الإجهاد (كلال)
إجهاد محوري مضبوط بالقوة والانفعال، إجهاد الانحناء؛ منحنيات S-N وحد التحمل.
الزحف واسترخاء الإجهاد
السلوك تحت الحمل طويل الأمد عند درجة حرارة عالية؛ وهو حاسم في مواد الغلايات والتوربينات ومعدات الضغط.
ميكانيكا الكسر
متانة الكسر بالانفعال المستوي والتكامل J وCTOD ومعدل نمو تشقق الإجهاد.
التآكل والاحتكاك
تآكل تابر والأسطوانة الدوارة، وقياسات معامل الاحتكاك.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- حساب المقاومة من الصلادة تقريبي؛ ولا يمكن استخدامه كدليل وحيد في قبول المواد.
- لا تُثبت المقاومة الساكنة الكافية مقاومة الإجهاد؛ وتتطلب القطعة الخاضعة لحمل دوري اختبارًا منفصلًا.
- إذا لم يُذكر معدل الاختبار ودرجة الحرارة، فلا يمكن مقارنة النتيجة — خصوصًا في البوليمرات والمواد المركبة.
- قد لا تعطي عينة الاختبار والجزء الفعلي القيمة نفسها؛ فاتجاه القولبة وخطوط اللحام والاختلافات في المعالجة السطحية كلها لها تأثير.
- قيمة المقاومة المذكورة لمادة مركبة دون تحديد اتجاه العينة لا معنى لها.
- تقيس نظيرتا ASTM وISO الكمية نفسها لكنهما تستخدمان هندسة عينة مختلفة؛ ولا تُعامل النتائج على أنها متكافئة تمامًا.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من التصميم واختيار المواد
- فحص المواد الواردة واعتماد المورد
- تلبية المتطلبات الميكانيكية لمعيار المنتج
- تحليل الأعطال والتنبؤ بالعمر وحساب تحمل الضرر
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول Brinell
كيف يتم الاختيار بين برينل وروكويل وفيكرز؟
نظرًا لأنه يترك مسافة بادئة كبيرة، فإن برينل مفضل للمواد ذات المقطع السميك والمواد غير المتجانسة. يعتبر Rockwell سريعًا ومناسبًا للتحكم في الإنتاج المتسلسل. نظرًا لأن فيكرز يترك مسافة بادئة صغيرة، فإنه يتم استخدامه للمقاطع الرقيقة والطلاءات وقياسات البنية المجهرية. جداول التحويل تقريبية؛ وينبغي استخدام نفس الطريقة لإجراء مقارنة دقيقة.
لماذا يتم كتابة النتيجة مع الحمل والكرة؟
تعتمد قيمة برينل على الحمل المطبق وقطر الكرة. وبما أن مجموعات الحمل/الكرة المختلفة يمكن أن تعطي قيمًا مختلفة، فيجب أن يتضمن الترميز هذه المعلومات.