Brinellin menetelmä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 16.6.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Brinell-menetelmä on yksi tärkeimmistä menetelmistä materiaalin kovuuden määrittämisessä .

Historia

Menetelmää ehdotti ruotsalainen insinööri Johan August Brinell ( 1849-1925 ) vuonna 1900 , ja siitä tuli ensimmäinen laajalti käytetty ja standardoitu menetelmä materiaalitieteen kovuuden määrittämiseen .

Testimenettely ja kovuuslaskenta

Brinell - menetelmä viittaa sisennysmenetelmiin .

Testi suoritetaan seuraavasti:

ensin näyte tuodaan sisennykseen ;
sitten sisennys painetaan näytteeseen tasaisesti kasvavalla kuormalla 2-8 sekunnin ajan ;
maksimiarvon saavuttamisen jälkeen sisennyksen kuormitus säilyy tietyn ajan ( teräksillä yleensä 10-15 sekuntia );
sitten kohdistettu kuorma poistetaan, näyte poistetaan sisennyskohdasta ja mitataan tuloksena olevan syvennyksen halkaisija .

Kovametallipalloja , joiden halkaisija on 1 , käytetään sisennyksinä ; 2 ; 2,5 ; 5 ja 10 mm . _ Kuorman suuruus ja pallon halkaisija valitaan tutkittavan materiaalin mukaan.

Tutkitut materiaalit on jaettu viiteen pääryhmään :

1 - teräs , nikkeli ja titaaniseokset ; 2 - valurauta ; 3 - kupari ja kupariseokset ; 4 - kevytmetallit ja niiden seokset; 5 - lyijyä , tinaa .

Lisäksi yllä olevat ryhmät voidaan jakaa alaryhmiin näytteiden kovuudesta riippuen.

Kun valitset testiolosuhteita, varmista, että näytteen paksuus on vähintään 8 kertaa sisennyksen syvennys . Ja on myös tärkeää hallita sisennyksen halkaisijaa, jonka tulisi olla välillä 0,24 D - 0,6 D , missä D on sisennyksen (pallon) halkaisija.

Brinell-kovuus on nimeltään "HB" (Hardness Brinell), kun käytetään teräskuulaa sisennyksenä, tai " HBW ", kun käytetään kovametallikuulaa sisennyksenä, ja se voidaan laskea kahdella tavalla:

palautettu painatusmenetelmä;
palauttamaton sormenjälkimenetelmä.

Rekonstruoidun sisennysmenetelmän mukaan kovuus lasketaan kohdistetun kuormituksen suhteena sisennyksen pinta-alaan:

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

missä:

$F$ — kuormitus, N ;
$D$ on pallon halkaisija , mm ;
$d$ — jäljen halkaisija, m m .

Palauttamattoman painatusmenetelmän mukaan kovuus määritellään kohdistetun kuorman suhteeksi materiaaliin upotetun sisennyksen osan pinta- alaan :

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

missä on sisennyksen tunkeutumissyvyys , mm . $h$

Sääntelyasiakirjoissa määritellään:

sisennys halkaisijat;
sisennysaika;
pitoaika suurimmalla kuormituksella;
näytteen vähimmäispaksuus;
tulostuslävistäjien vähimmäis- ja enimmäisarvot;
suurimmat kuormat;
ryhmä tutkittua materiaalia.

Standardin ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59) mukaan säädellään seuraavia peruskuormia: 9,807 N ; 24,52 N ; 49,03 N ; 61,29 N ; 98,07 N ; 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 .

Esimerkki Brinell-kovuuden merkinnästä:

600 HBW 10/3000/20

missä:

600 - Brinell-kovuusarvo, kgf / m m² ;
HBW on Brinell-kovuuden symboli;
10 on pallon halkaisija millimetreinä ;
3000 - vastaavan kuorman likimääräinen arvo kgf (3000 kgf \u003d 29 420 N );
20 on kuormitusaika , s .

Kovuuden määrittämiseen Brinell-menetelmällä käytetään erilaisia kovuusmittauslaitteita (esimerkiksi metallien kovuusmittareita ), sekä kiinteitä että kannettavia.

Tyypilliset kovuusarvot eri materiaaleille

Materiaali	Kovuus
Pehmeä puu , kuten mänty	1,6 HBS 10/100
kiinteää puuta	2,6 - 7,0 HBS 10/100
Matalapaineinen polyeteeni	4,5-5,8 HB [1]
Polystyreeni	15 HB [1]
Alumiini	15 HB
Kupari	35 HB
Duralumiini	70 HB
pehmeää terästä	120 HB
Ruostumaton teräs	250 HB
Lasi	500 HB
Työkalu terästä	650-700HB

Edut ja haitat

Vikoja

Menetelmää suositellaan materiaaleille, joiden kovuus on enintään 450 HB .
Brinell-kovuus riippuu kuormituksesta ( käänteinen sisennyksen kokovaikutus ) .
Kun sisennystä painetaan syvennyksen reunoja pitkin, materiaalin ekstruusiosta johtuen muodostuu paaluja ja painumaa, mikä vaikeuttaa sekä halkaisijan että sisennyksen syvyyden mittaamista.
Upotuskappaleen (pallon) suuren koon vuoksi menetelmää ei voida soveltaa ohuille näytteille.

Edut

Brinell-kovuuden tuntemalla voidaan nopeasti löytää materiaalin vetolujuus ja myötölujuus , mikä on tärkeää sovellettavien teknisten ongelmien kannalta.

Teräkselle _

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

missä - vetolujuus , M Pa . $\sigma _{\mathrm{B} }$

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

missä on myötöraja , M Pa . $\sigma _{T}$

Alumiiniseoksille _

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

Kupariseoksille _

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

Koska Brinell-menetelmä on yksi vanhimmista, on kertynyt paljon teknistä dokumentaatiota, jossa materiaalien kovuus ilmoitetaan tämän menetelmän mukaisesti.

Tämä menetelmä on tarkempi kuin Rockwell-menetelmä alhaisemmilla kovuusarvoilla (alle 30 HRC ).

Myös Brinell-menetelmä on vähemmän kriittinen kovuustestausta varten valmistetun pinnan puhtaudelle.

Kovuusmittaustulosten kääntäminen eri menetelmillä

Brinell-kovuustulokset voidaan muuntaa taulukoiden avulla kovuusyksiköiksi muilla menetelmillä, kuten Vickers- menetelmällä ja Rockwell-menetelmällä . Kahden viimeisen menetelmän kovuusmittaukset puolestaan voidaan muuntaa kovuusyksiköiksi Brinell-menetelmällä. Kovuuslukujen muuntamista tulee käyttää vain tapauksissa, joissa materiaalia ei ole mahdollista testata tietyissä olosuhteissa. Tuloksena saadut kovuuden muunnosluvut, sekä taulukkomuotoiset että ASTM E 140-07:n mukaisista yhtälöistä lasketut, ovat vain likimääräisiä eivätkä välttämättä ole tarkkoja tietyissä tapauksissa. Fysikaalisesta näkökulmasta tällaisella eri menetelmillä saatujen kovuuslukujen vertailulla, joilla on eri mitat, ei ole fyysistä merkitystä.

Normatiiviset asiakirjat

GOST 9012-59 (ISO 410-82, ISO 6506-81) Metallit. Brinellin kovuuden mittausmenetelmä"
ISO 6506-1:2014 " Metallimateriaalit - Brinell-kovuustesti - Osa 1: Testausmenetelmä "
ASTM E - 10 " Metallimateriaalien Brinell-kovuuden standarditestimenetelmä "
ASTM E 140-07 " Standardikovuusmuunnostaulukot metallien suhteille Brinellin kovuuden , Vickersin kovuuden , Rockwellin kovuuden , pinnallisen kovuuden , Knoop - kovuuden ja skleroskoopin kovuuden välillä "

Katso myös

Muistiinpanot

↑ 1 2 Handbook of plastics, toimittaneet M. I. Garbar, M. S. Akutin, N. M. Egorov (M., "Chemistry", 1967)