سختی مواد را می توان با استفاده از روش های مختلفی اندازه گیری کرد. هر روش مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد و انتخاب روش مناسب به ماهیت ماده و کاربرد مورد نظر بستگی دارد.
در این مقاله، به بررسی سختی و روش های اندازه گیری آن خواهیم پرداخت. همچنین، کاربردهای سختی سنج ها را در صنایع مختلف بررسی خواهیم کرد.
سختی چیست؟
سختی، خاصیتی از یک ماده است که میزان مقاومت آن در برابر تغییر شکل ناشی از نیروی اعمال شده را اندازه گیری می کند. روش های مختلفی برای اندازه گیری سختی وجود دارد، مانند روش های خراش، فرورفتگی و برگشت. هر روش مقیاس ها و دستگاه های خاص خود را برای محاسبه سختی مواد دارد.
برخی از نمونه های مقیاس های سختی عبارتند از راکول، برینل، ویکرز، نوپ، شور، وبستر و لیب. سختی با سایر خواص مواد مانند انعطاف پذیری، کشسانی، پلاستیکی، استحکام، چقرمگی و ویسکوزیته مرتبط است.
انواع سختی سنج کدامند؟
سختی سنج ها دستگاه هایی هستند که سختی یک ماده را به عنوان توانایی آن در برابر تغییر شکل دائمی ناشی از یک نیروی اعمال شده، اندازه گیری می کنند. انواع مختلفی از سختی سنج ها وجود دارند که از روش های مختلف و مقیاس های متفاوتی برای محاسبه سختی مواد استفاده می کنند. در اینجا با برخی از رایج ترین ها آشنا می شویم:
- سختی سنج راکول: این سختی سنج ها با اعمال نیروی پیش بار و نیروی بار اصلی، فرورفتگی روی سطح ماده ایجاد می کنند. عمق فرورفتگی اندازه گیری شده و به یک عدد سختی راکول تبدیل می شود. برای مواد و کاربردهای مختلف، 30 مقیاس راکول متفاوت وجود دارد.
- سختی سنج برینل: این سختی سنج ها با استفاده از یک فروبرنده کروی و بار شناخته شده، فرورفتگی روی سطح ماده ایجاد می کنند. قطر فرورفتگی اندازه گیری شده و به یک عدد سختی برینل تبدیل می شود. روش برینل برای تست فلزات با ساختارهای درشت یا ناهمگن مناسب است.
- سختی سنج ویکرز: این سختی سنج ها با استفاده از یک فروبرنده هرم الماس و بار شناخته شده، فرورفتگی روی سطح ماده ایجاد می کنند. طول قطر مورب فرورفتگی اندازه گیری شده و به یک عدد سختی ویکرز تبدیل می شود. روش ویکرز همچنین به عنوان یک روش تست سختی میکرو شناخته می شود، زیرا می تواند نمونه های بسیار کوچک یا لایه های نازک را تست کند.
- سختی سنج نیپ: این سختی سنج ها با استفاده از یک فروبرنده لوزی الماس و بار شناخته شده، فرورفتگی روی سطح ماده ایجاد می کنند. طول قطر بزرگ فرورفتگی اندازه گیری شده و به یک عدد سختی نیپ تبدیل می شود. روش نیپ نیز یک روش تست سختی میکرو است و برای تست مواد شکننده یا ناهمسانگرد مناسب است.
- سختی سنج شور (shore): این سختی سنج ها با استفاده از یک فروبرنده فنری، مقاومت ماده در برابر فرورفتگی را اندازه گیری می کنند. عدد سختی شور بر اساس عمق نفوذ فروبرنده است. روش شور عمدتا برای تست لاستیک، پلاستیک و الاستومرها استفاده می شود.
- سختی سنج وبستر: این سختی سنج ها با استفاده از یک چکش فنری، جهش ماده پس از ضربه را اندازه گیری می کنند. عدد سختی وبستر بر اساس نسبت سرعت جهش به سرعت ضربه چکش است. روش وبستر عمدتا برای تست آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود.
- سختی سنج لیب: این سختی سنج ها با استفاده از یک گوی فلزی فنری، جهش ماده پس از ضربه را اندازه گیری می کنند. عدد سختی لیب بر اساس نسبت سرعت جهش به سرعت ضربه گوی است. روش لیب عمدتا برای تست فلزات با اشکال بزرگ یا نامنظم استفاده می شود.
اینها برخی از انواع سختی سنج های موجود هستند. هر نوع مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد که به ماده و کاربرد مورد نظر بستگی دارد.
کاربردهای سختی سنج چیست؟
سختی سنج ها دستگاه هایی هستند که سختی مواد را اندازه گیری می کنند. سختی، عاملی است که بر استحکام، دوام و عملکرد مواد تأثیر می گذارد. کاربردهای سختی سنج ها در صنایع و حوزه های مختلف گسترده است، از جمله:
تولید: در صنعت تولید، سختی سنج ها برای ارزیابی کیفیت و تناسب مواد به کار رفته در محصولات مانند قطعات خودرو، اجزای ماشين آلات و ایمپلنت های پزشکی استفاده می شوند. همچنین از سختی سنج ها می توان برای بررسی تأثیر عملیات حرارتی، خم، شکل دهی و جوش بر روی مواد استفاده کرد.
ساخت و ساز: در صنعت ساخت و ساز، سختی سنج ها برای ارزیابی کیفیت و دوام مواد استفاده شده مانند بتن، آسفالت، فولاد و چوب به کار می روند. همچنین از سختی سنج ها می توان برای پایش پیر شدن و فرسودگی مواد در طول زمان استفاده کرد.
تحقیق و توسعه: در حوزه تحقیق و توسعه، سختی سنج ها برای بررسی خواص و رفتار مواد جدید یا موجود مانند سرامیک ها، کامپوزیت ها، پلیمرها و آلیاژها استفاده می شوند. همچنین از سختی سنج ها می توان برای مطالعه روابط بین سختی و سایر خواص مواد مانند استحکام کششی، انعطاف پذیری و چقرمگی استفاده کرد.
اینها تنها چند نمونه از کاربردهای متنوع سختی سنج ها هستند. هر کاربرد نیازها و چالش های خاص خود را دارد که بسته به نوع و شرایط ماده، اندازه و شکل نمونه، و دقت مورد نظر آزمایش متفاوت است.
و اما در پایان ، این منابع برای بهتر نوشتن این مطلب به ما کمک کردند :
انتهای مطلب
