ما هو صلادة برينل؟
في طريقة برينل، يتم ضغط كرة معدنية صلبة على سطح العينة بقوة محددة؛ بعد إزالة القوة، يتم قياس قطر المسافة البادئة الناتجة في اتجاهين ويتم حساب قيمة الصلابة. المسافة البادئة كبيرة نسبيًا، مما يجعل الطريقة مناسبة للمواد غير المتجانسة والخشنة الحبيبات.
الغرض من صلادة برينل
والغرض من ذلك هو الحصول على قيمة صلابة تمثيلية عالية للمسبوكات والمطروقات والمواد ذات البنية الخشنة. تعمل المسافة البادئة الكبيرة على حساب متوسط الاختلافات الهيكلية المحلية في المادة، مما يعطي نتيجة أكثر استقرارًا.
على أي منتجات يُطبَّق صلادة برينل؟
- المسبوكات والمطروقات
- منتجات الصلب المدرفلة على الساخن
- المعادن والسبائك غير الحديدية
- المواد الخشنة الحبيبات وغير المتجانسة
- العناصر الهيكلية ذات القسم السميك
في أي قطاعات يُستخدم صلادة برينل؟
المواصفات المتعلقة بـ صلادة برينل
- ISO 6506-1 (اختبار صلابة برينل — طريقة الاختبار)
- ISO 6506-2 (التحقق ومعايرة آلات الاختبار)
- ISO 6506-3 (معايرة الكتل المرجعية)
- ASTM E10 (صلابة برينل للمواد المعدنية)
شروط صلادة برينل
- المسافة البادئة
- كرة معدنية صلبة؛ القطر المحدد لكل مادة وسمك
- قوة الاختبار
- من نسبة القوة إلى القطر تعتمد على قطر الكرة، حسب جدول المعايير
- وقت السكن
- محددة في المعيار؛ يمكن تمديدها حسب المادة
- قياس
- يتم قياس قطر المسافة البادئة في اتجاهين متعامدين ويتم حساب متوسطهما
جهاز صلادة برينل
- آلة اختبار صلابة برينل
- مسافة بادئة للكرة المعدنية الصلبة
- مجهر قياس المسافة البادئة أو نظام تحليل الصور التلقائي
- الكتل المرجعية للصلابة
- معدات إعداد سطح العينة
متطلبات العينة لـ صلادة برينل
- يجب أن يكون السطح أملسًا ونظيفًا بدرجة كافية للسماح بقياس المسافة البادئة.
- يجب أن يكون سمك العينة كافيا بحيث لا تسبب المسافة البادئة أي تأثير على الوجه الخلفي.
- يجب أن تكون نقاط القياس متباعدة عن الحافة وعن بعضها البعض بالمسافات المحددة في المعيار.
- يجب دعم العينة بحيث لا تتحرك أثناء الاختبار.
- يجب ألا يؤدي إعداد السطح إلى تسخين المادة وتغيير هيكلها.
مدة صلادة برينل
يستغرق القياس الواحد دقائق. تعتمد المدة الإجمالية على عدد نقاط القياس وإعداد السطح.
إجراء صلادة برينل
- 1يتم تحضير سطح العينة وتنظيفه.
- 2يتم اختيار قطر الكرة وقوة الاختبار من جدول المعايير.
- 3تم التحقق من الجهاز باستخدام كتلة مرجعية.
- 4يتم تطبيق القوة بسلاسة ويتم الاحتفاظ بها لفترة محددة.
- 5تتم إزالة القوة ويتم قياس قطر المسافة البادئة في اتجاهين.
- 6يتم حساب قيمة الصلابة أو قراءتها من الجهاز.
- 7يتم تكرار القياس عدد المرات المحددة في المعيار.
معايير قبول صلادة برينل
يحدد معيار الطريقة كيفية إجراء الاختبار، وليس ما يجب أن تكون عليه النتيجة. يأتي حد القبول من معيار المواد أو مواصفات المنتج أو الرسم الفني للعميل؛ وبالتالي فإن هذه الصفحة لا تعطي أي حد رقمي.
تقييم النتائج
يتم الإبلاغ عن النتيجة مع التعيين الكامل الذي يوضح قطر الكرة والقوة المستخدمة (على سبيل المثال HBW 10/3000). قيم برينل المأخوذة في ظل ظروف مختلفة لا يمكن مقارنتها مباشرة. يتم إجراء تحويلات الصلابة إلى قوة الشد فقط من خلال الجداول الصالحة للمادة ذات الصلة.
تقرير صلادة برينل
- تحديد العينة ونوع المادة ورقم الدفعة/الصب، إن وجد
- هندسة العينة وأبعادها وطريقة تحضيرها
- تطبق الشروط القياسية والاختبارية
- اختبار درجة الحرارة والظروف المحيطة
- القيم المقاسة والكميات المحسوبة
- صور سطح الكسر أو المسافة البادئة (حيثما ينطبق ذلك)
- عدم اليقين في القياس (إذا طلب ذلك)
- إقرار بأن النتيجة تنطبق فقط على العينة المقدمة للاختبار
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
- EN 10204 (وثائق التفتيش للمنتجات المعدنية)
- الاتحاد الأوروبي 305/2011 لائحة منتجات البناء (للمنتجات المستخدمة في البناء)
- يتم تطبيق المعايير المنسقة وفقًا لعائلة المنتجات
Mekanik Testler — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار صلادة برينل؛ 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 صلادة برينل
متى يكون برينل غير مناسب؟
بالنسبة للأقسام الرفيعة أو الأسطح الصلبة أو الأجزاء الصغيرة، تكون المسافة البادئة كبيرة جدًا. ويفضل استخدام فيكرز أو روكويل في هذه الحالات.
هل يمكن حساب قوة الشد من الصلابة؟
فقط تقريبًا، وفقط للمواد التي تحتوي على جدول تحويل متاح. التحويل ليس عالميًا؛ يجب إجراء اختبار الشد للحصول على قيمة نهائية.