בודק קשיות ליב

בשיטת בדיקת קשיות Leeb, ניתן לחשב את ערך הקשיות מתוך אובדן האנרגיה של גוף פגיעה לאחר פגיעה במתכת. מנת הליב הזו מקבילה למדד של אובדן אנרגיה זה עקב דפורמציה. גוף הפגיעה חוזר מהר יותר מדגימות קשות יותר מאלה הרכות יותר, וכתוצאה מכך ערך גדול יותר של 1000* vr / vi המצוטט כיחידת קשיות ריבאונד Leeb HL.

כאשר התקן פגיעה מאיץ גוף פגיעה בעזרת כוח קפיץ, מהירות גוף הפגיעה מתחלקת לשלושה שלבים:

שלב הגישה
גוף הפגיעה מואץ לכיוון משטח הבדיקה בעזרת כוח הקפיץ.

שלב ההשפעה
גוף הפגיעה כמו גם הדגימה נשארים במגע ישיר. הדגימה מקבלת עיוות פלסטי או אלסטי וגוף הפגיעה נעצר. אופי קפיצי אלסטי זה של גוף הפגיעה, כמו גם הדגימה, עוזר לגוף הפגיעה להתאושש.

שלב ריבאונד
גוף הפגיעה מואץ שוב לצאת משלב הפגיעה עם האנרגיה הנובעת מכך.

בודק קשיות ספסל
בודק קשיות ספסל זה הוא סוג מסורתי המשמש לקביעת הקשיות של מדגם תוך שימוש בשיטות הסטנדרטיות של Rockwell, Vickers, Brinell או Shor. לפיכך, הם יכולים להיקרא 'בודק קשיות רוקוול ספסל' או 'בודק קשיות ספסל ברינל'. ישנם בודקי קשיות ספסל רבים אחרים המשמשים למדידת קשיות המדגם, לא רק באמצעות סולם אחד בלבד, אלא בסקאלות קשיות מגוונות.

קיים בודק קשיות ספסל המשמש למדידת קשיות באמצעות מאזני ברינל, רוקוול וויקרס. כל בודקי קשיות הספסל הללו גדולים וכבדים מאוד, שוקלים יותר מ-50 ק"ג. לכן, בודקים אלה מותקנים על שולחן או על רצפה. יתרונותיו כוללים את היישום הסטנדרטי יחד עם השיטה הקלה והישירה של קביעת קשיות.

בודקי קשיות ניידים
שלא כמו בודקי הספסל, בודקי קשיות ניידים הם קטנים יותר בגודלם עם קל משקל. בודקים אלו הינם קומפקטיים באופיים, אשר קובע את הקשיות באמצעות סולמות קשיות שונים. יתר על כן, בודקי הקשיות הניידים המודרניים יכולים לזהות את הקשיות על ידי שימוש בכל מאזני הקשיות. היתרונות העיקריים שלו כוללים נוחות משתמש כמו גם ניידות. אין צורך לשאת דוגמאות ליחידות הבדיקה או לסדנאות.

בודק הקשיות הנייד המודרני יכול לשמור באופן אלקטרוני את תוצאות הבדיקה באחסון הפנימי, ולאחר מכן להעביר אותן למחשב להפקת דוח. דוחות אלה משתמשים בתוכנית מיוחדת בשם ARM, אשר מסופקת יחד עם הבודקים הניידים. לפעמים, עשויה להיות דרישה עבור בודקי קשיות הספסל, אם כי זה נדיר מדי. בכל מקרה, 99 מקרים מתוך 100 משתמשים תמיד מעדיפים מכשירים ניידים.

מבוא
בודקי קשיות ריבאונד, הידועים גם בשם "בודקי קשיות Leeb" הם האלטרנטיבה לבודקי קשיות נגדית המסורתיים, המותקנים במעבדות. המהפכה המיוצגת על ידי בודקי קשיות ריבאונד קשורה בעיקר לניידות שלהם בשילוב של דיוק גבוה מאוד ולסוג הבדיקה הלא הרסנית שמסוגלים לבצע.

שיטה זו מבוססת על עקרון Leeb שהציג דיטמר ליב בשנת 1975. מושגית היא מוגדרת כיחס בין מהירות הפגיעה ומהירות החזרה של גוף הפגיעה, לאחר מכן מוכפל ב-1000. בהתאם לסוג המתכת, שיטת Leeb מציינת ערך קשיות שניתן להמיר לסולמות אחרים (למשל HB, HV, HRC וכו').
באמצעות אותו עיקרון ניתן גם למדוד חוזק מתיחה ביחס לפלדה. עקרון הפעולה מבוסס על הפעלת כוח מסוים על גוף פגיעה במשקל מסוים, שיגיע לגעת במשטח המדידה.

המכשיר מודד בהתאמה את מהירות ההשפעה והריבאונד כאשר הלוחם הכדורי ממוקם במרחק של 1 מ"מ ממשטח המדידה. נוסחת החישוב היא כדלקמן:

HL=1000×(VB/VA)
HL → ערך קשיות HLD
VB → מהירות ריבאונד של גוף הפגיעה
VA → מהירות פגיעת חודר

בשיטה זו נוכל למדוד חומרים רבים, כמו:
• פלדה והיתוכים;
• פלדת כלי עבודה קרה;
• סגסוגות נירוסטה;
• ברזל יצוק אפור ;
• ברזל יצוק נודולרי;
• מיזוגים וסגסוגות אלומיניום;
• סגסוגות פליז / סגסוגות פליז אבץ;
• סגסוגות ברונזה;
• סגסוגות נחושת

בודק קשיות הוא כלי חיוני בתעשיות ויישומים שונים, המסייע בקביעת קשיות החומרים. קשיות היא תכונה חיונית של חומר המשקפת את ההתנגדות שלו לעיוותים, בלאי ושריטות. חומרים שונים דורשים רמות קשיות שונות בהתאם לשימוש המיועד שלהם. על ידי מדידת קשיות, מהנדסים יכולים להעריך את איכות החומר, לקבל החלטות מושכלות לבחירת החומר ולהבטיח אמינות המוצר.

מטלורגיה וייצור
בתחום המטלורגיה, בודקי קשיות ממלאים תפקיד מרכזי בבקרת איכות ואפיון חומרים. היצרנים משתמשים במבחני קשיות כדי להעריך את החוזק והעמידות של רכיבי מתכת כגון גלגלי שיניים, פירים, מיסבים וכלים. לדוגמה, מבחן הקשיות של Brinell כולל הזחה של פני חומר בכדור פלדה מוקשה ומדידת קוטר הרושם המתקבל. שיטה זו משמשת בדרך כלל לבדיקת יציקות ופרזולים, תוך הבטחה שהם עומדים במפרטי הקשיות הנדרשים.

תעשיית הרכב
בתחום הרכב, בודקי קשיות ניידים משמשים להערכת הקשיות של רכיבים קריטיים כמו חלקי מנוע, מערכות בלמים ורכיבי הילוכים. הבטחת רמות קשיות אופטימליות בחלקים אלה חיונית לאריכות החיים והביצועים שלהם. מבחני קשיות עוזרים ליצרנים לזהות חומרים המועדים לבלאי, מה שמוביל לשיפור הבטיחות והאמינות של הרכב.

הנדסת חלל
התעשייה האווירית דורשת חומרים בעלי חוזק ועמידות גבוהים בשל תנאים קיצוניים במהלך הטיסה. בדיקת קשיות משמשת לבחינת רכיבי מטוס כגון להבי טורבינה, ציוד נחיתה ואלמנטים מבניים. על ידי קביעת קשיות מדויקת, מהנדסים יכולים למנוע תקלות הנגרמות מלחץ מוגזם, עייפות או קורוזיה, מה שמבטיח את בטיחות הנסיעות האוויריות.

בנייה והנדסה אזרחית
בבנייה, בודקי קשיות משמשים להערכת איכות חומרי בניין כמו בטון ואספלט. מבחן פטיש הריבאונד, שיטה לא הרסנית, מודד את קשיות פני השטח של מבני בטון, ומספק תובנות לגבי חוזק הלחיצה והעמידות שלהם. מידע זה חיוני לשמירה על השלמות המבנית של מבנים, גשרים וכבישים.

מחקר מדעי החומר
בדיקת קשיות היא בסיסית במחקר ופיתוח מדעי החומר. מדענים משתמשים בו כדי לחקור את ההתנהגות של חומרים, סגסוגות וחומרים מרוכבים שפותחו לאחרונה. על ידי ניתוח הקשר בין קשיות ותכונות מכניות אחרות, החוקרים מקבלים תובנות לגבי היישומים הפוטנציאליים של חומר בתעשיות שונות, מאלקטרוניקה ועד מכשור רפואי.

בקרת איכות באלקטרוניקה
תעשיית האלקטרוניקה מסתמכת על בדיקות קשיות כדי להבטיח את האמינות והביצועים של רכיבים כמו שבבים, מחברים ומעגלים. רמות קשיות נכונות הן קריטיות למניעת נזקים הנגרמים מלחץ מכני או התפשטות תרמית. בודקי קשיות מסייעים בזיהוי חומרים הרגישים לעיוותים או לסדקים בתנאים שחווים רכיבים אלה.

תעשיית שמן וגז
מגזר הנפט והגז מתמודד לעתים קרובות עם סביבות קשות וקורוזיביות. בודקי קשיות משמשים כדי להעריך את הקשיות של חומרי צינור, ציוד קידוח ורכיבי בית זיקוק. זה מבטיח כי חומרים אלה יכולים לעמוד בלחצים המוטלים על ידי קידוח, הובלה ועיבוד של משאבי נפט וגז.

בעבודות באתר נתקלנו לעתים קרובות בחלקי בדיקה משטחים. למשטחים שונים יש השפעות שונות על תוצאות בדיקת הקשיות. במקרה של פעולה נכונה, הפגיעה נופלת על פני הדגימה באותו רגע כמו דגימת המטוס, כך שניתן להשתמש בטבעת התמיכה האוניברסלית.

עם זאת, כאשר העקמומיות קטנה כמו גודל מסוים, המצב האלסטי של עיוות המטוס עקב הבדל משמעותי בהשפעת פגיעת הגוף הוא נמוך, כך שהקשיות של הודו נמוכה. לכן, עבור הדגימה, מומלץ להשתמש בטבעת תמיכה קטנה בעת המדידה. עבור דגימות בעלות רדיוס עקמומיות קטן יותר, רצוי להשתמש בטבעת תמיכה צדודית.

על פי עיקרון הריכטר, כל עוד החומר בעל קשיחות מסוימת, יכול ליצור ריבאונד, ניתן למדוד את הערך המדויק של קשיות הריכטר, אך לרבים מהחומר וקשיות סטנדרטית אחרת של התקן אין המרה מתאימה, כך בודק הקשיות הנוכחית המרה של תשעה סוגים של חומרים. חומרים ספציפיים הם כדלקמן: פלדה ופלדה יצוקה, פלדת כלי סגסוגת, ברזל יצוק אפור, ברזל רקיע, סגסוגת אלומיניום יצוקה, סגסוגת נחושת ואבץ, סגסוגת נחושת ופח, נחושת טהורה, נירוסטה.

עבור כמה דוגמאות חומרים מיוחדים, המשתמש יכול להשתמש בחברה כדי לספק את עקומת ההתאמה לביצוע טבלת המרה מיוחדת. בייצור בפועל, השימוש במגוון רחב של חומרי מתכת, בשל קשיות החומר על שיטות עיבוד החומר, חומרים, אלמנטים סגסוגת של הרכב רגיש, ושבב קשיות ריכטר המאוחסן בטבלת הקשיות לא יכול לעמוד. הצרכים של המשתמשים, המשתמש בבדיקה, אתה יכול להשתמש בהתאמה כדי לעשות טבלת המרת קשיות ייעודית משלהם.

שגיאת המרת הנתונים
השגיאה בקשיות הקשיות האחרת כוללת שני היבטים: האחד הוא טעות המדידה של קשיות הקשיות עצמה, הכוללת פיזור שיטת הבדיקה על ידי השיטה ושגיאת המדידה עבור אותו סוג של בודק קשיות פנימי. .

מצד שני, זוהי השגיאה של הקשיות הנמדדת בשיטות בדיקת הקשיות השונות. זאת בשל העובדה שאין קשר פיזי ברור בין שיטות בדיקת הקשיות השונות ומושפע מההשפעה הלא אמינה בהשוואה.

השגיאה הנגרמת על ידי חומרים מיוחדים
טבלאות ההמרה המאוחסנות במד הקשיות עשויות לסטות מהפלדות הבאות:
כל פלדת הכלים עמידה בחום מפלדה אוסטניטית והחומרים הקשים מפלדת כרום (פלדת כלי עבודה) גורמים לעלייה במודול האלסטיות, וכתוצאה מכך ערך L נמוך. סוג זה של פלדה צריך להיבדק על חתך רוחב. קירור מקומי התקשות עלולה לגרום לערך L גבוה. התכונות המגנטיות של הפלדה המגנטית יגרמו לערך L להיות נמוך. פלדה מתקשות פני השטח, הבסיס רך, יגרום לערך L נמוך, כאשר שכבת ההתקשות גדולה מ-0.8 מ"מ (מכשיר ההשפעה מסוג C הוא 0.2 מ"מ) אינו משפיע על ה-L ערך.

שגיאת זיהוי ציוד
בנסיבות רגילות, מכיוון שמשטח השן קטן, שגיאת הבדיקה גדולה יחסית, מה שהמשתמש יכול לעצב את הכלי המתאים, בהתאם למצב, יעזור להפחית את השגיאה.

גמישות החומר, אפקט פלסטי
בנוסף לקשיות וחוזק, הערך קשור למודול האלסטי, ערך הקשיות הוא קשיות החומר והפלסטיות של הפרמטרים האופייניים, כי יש למדוד את שני המרכיבים יחד.

בחלק האלסטי, הראשון מושפע כמובן ממודול E, מבחינה זו כאשר הקשיות הסטטית של אותו חומר, וערך E בגודל שונה, ערך E של החומר, ערך L

הכיוון של גלגול חם שנגרם על ידי השגיאה
כאשר חומר העבודה הנמדד הוא יציקת תהליך בגלגול חם, אם הבדיקה של קשיות ריכטר וכיוון הגלגול התואמים את המודול האלסטי E גדול מכדי לגרום לערך הבדיקה נמוך, אז כיוון הבדיקה צריך להיות בניצב לכיוון הגלגול החם. . לדוגמא: מדידת קשיות חתך גלילי, צריכה להיות גם בבדיקה הרדיאלית. (בדרך כלל כיוון גלגול חם גלילי הוא צירי).

ההשפעה של גורמים אחרים
בעת מדידת הקשיות של אביזרי צינור, שימו לב שיש לתמוך בחוזקה בצינור. נקודת הבדיקה צריכה להיות קרובה לנקודת התמיכה ומקבילה לכוח התומך. דופן הצינור דק יותר ומוכנס לליבה המתאימה בצינור.

מדידות הקשיות המסורתיות, למשל אלה של Rockwell, Vickers ו-Brinell, הן נייחות, ומחייבות תחנות עבודה קבועות באזורי בדיקה או מעבדות נפרדות. רוב הזמן, שיטות אלה הן סלקטיביות, הכוללות בדיקות הרסניות על דגימות. מתוצאות בודדות, מבחנים אלה מסיקים מסקנות סטטיסטיות עבור אצוות שלמות. הניידות של בודקי Leeb יכולה לפעמים לעזור להשיג שיעורי בדיקה גבוהים יותר ללא הרס של דגימות, מה שבתורו מפשט תהליכים ומפחית עלויות.

השיטות המסורתיות מבוססות על מבחני קשיות הזחה פיזית מוגדרים היטב. מכנסיים קשים מאוד של גיאומטריות וגדלים מוגדרים נלחצים ברציפות לתוך החומר תחת כוח מסוים. פרמטרי דפורמציה, כגון עומק ההזחה בשיטת Rockwell, נרשמים כדי לתת מדדים של קשיות.

על פי עקרון Leeb הדינמי, ערך הקשיות נגזר מאובדן האנרגיה של גוף פגיעה מוגדר לאחר פגיעה בדגימת מתכת, בדומה לסקלרוסקופ Shore. מנת ה-Leb (vi,vr) נלקחת כמדד לאובדן האנרגיה על ידי עיוות פלסטי: גוף הפגיעה חוזר מהר יותר מדגימות בדיקה קשות יותר מאשר מדגימות רכות יותר, וכתוצאה מכך ערך גדול יותר 1000×vr/vi. גוף פגיעה מגנטי מאפשר להסיק את המהירות מהמתח המושרה על ידי הגוף בזמן שהוא נע דרך סליל המדידה. המנה 1000×vr/vi מצוטטת ביחידת קשיות הריבאונד של Leeb HL.

בעוד שבבדיקות הסטטיות המסורתיות כוח הבדיקה מופעל באופן אחיד עם גודל הולך וגדל, שיטות בדיקה דינמיות מפעילות עומס מיידי. בדיקה אורכת 2 שניות בלבד, ובאמצעות הגשושית הסטנדרטית D, משאירה חריטה בקוטר של ~0.5 מ"מ בלבד על יציקת פלדה או פלדה עם קשיות Leeb של 600 HLD. לשם השוואה, חריץ ברינל על אותו חומר הוא ~3 מ"מ (ערך קשיות ~400 HBW 10/3000), עם זמן מדידה תואם סטנדרטי של ~15 שניות בתוספת זמן מדידת השקע.

● שמור על פני השטח של אובייקט המדידה ישר ונקי, ללא פסולת ופגמים.

● כאשר המסה והעובי של האובייקט הנמדד קטנים מהמסה והעובי המינימליים הנדרשים, נדרש צימוד האובייקט לתמיכה יציבה למדידה.

● בעת המדידה, המרווח בין כל שתי חריצים בחומר לא צריך להיות פחות מ-3 מ"מ. והמרווח בין מרכז השקע לקצה האובייקט הנבדק לא צריך להיות פחות מ-5 מ"מ. בנוסף, עדיף להימנע מביצוע בדיקות מרובות באותו מקום.

● חיוני ללחוץ קצרות על לחצן ההפעלה כדי להיכנס לממשק התצורה, לבחור את החומר ולאחר מכן לבצע את פעולת המדידה כאשר יש צורך להמיר ערכי קשיות אחרים.