التعرف على اختبار صلابة /Rockwellروكويل ومزاياه وعيوبه

يتم تعريف صلابة المادة على أنها مقاومتها للتقعّر. يقيس اختبار صلابة روكويل عمق التقعر الدائم على المعدن عن طريق تطبيق حمل ثابت باستخدام المسنّنة. كلما كانت التقعرات أصغر، كلما كانت المادة أصعب. تم تصميم مقياس صلابة روكويل لتحديد صلابة المواد مثل الألومنيوم والفولاذ الطري والرصاص والحديد والتيتانيوم وسبائك النحاس والكربيدات الأسمنتية.

روكويل هو نظام قياس اختبار المعادن غير المدمر الذي يحدد مدى صلابة وقوة الفولاذ، مثل ذلك المستخدم في صناعة السكاكين. في مجال تصنيع شفرات السكاكين، يتبع تصنيف الصلابة مخططًا محددًا مسبقًا، يُطلق عليه عادة مقياس روكويل. كلما زاد الرقم على مقياس روكويل، كلما كان الفولاذ أكثر صلابة. وعلى العكس من ذلك، كلما انخفض الرقم على مقياس روكويل، كلما كان الفولاذ أكثر ليونة. تتراوح معظم سبائك شفرات السكاكين من الفولاذ الناعم في حدود 45 إلى المعادن الصلبة في حدود 60.

جهاز اختبار روكويل الرقمي

الشكل 1: جهاز اختبار روكويل الرقمي

وصف طريقة اختبار صلابة روكويل

طريقة اختبار الصلابة روكويل هي عملية بسيطة تستخدم مخروطًا ماسيًا مستدير الرأس للمواد الأكثر صلابة وكرة فولاذية صلبة للمواد اللينة. مع كل اختبار، يتم تطبيق قوتين على العينة. أولاً، تطبق السن قوة قدرها 10 كجم (تحميل مسبق) على العينة ويتم حساب عمق التقعر. یُستخدم هذا الحمل الصغير الأولي لتكسير السطح وتقليل آثار تلميع السطح.

مع الحفاظ على الحمل الأولي، يتم إدخال حمولة إضافية تبلغ 60 أو 100 أو 150 كجم وهذا يزيد من عمق التقعر. ثم تتم إزالة الحمل الأصلي ويظل الحمل الأولي كما هو. يتم استخدام الزيادة في عمق التقعر التي حدثت بسبب إضافة الحمل الثاني لحساب قيمة صلابة روكويل. وبعبارة أخرى، هذا هو الفرق بين الحمل الرئيسي والجزئي.

تم اختراع نسخة موسعة من طريقة روكويل، المعروفة باسم اختبار روكويل للسطح، بعد سنوات لاختبار المواد الرقيقة جدًا أو ذات مساحة سطحية أقل. في حين أن عملية الاختبار هي نفسها، فإن اختبار السطح يستخدم أحمالًا أخف تبلغ 3 كجم كحمل أولي و30 و15 و45 كجم كقوى إضافية. تُستخدم هذه الطريقة في الغالب في أوروبا وهي مناسبة لاختبار الشرائح الرقیقة والطلاءات و الأسطح المكربنة.

اختبار روكويل – تطبيق قوة التحميل المسبق في المرحلة الأولى وتطبيق القوة الرئيسية في المرحلة التالية

الشكل 2: اختبار روكويل – تطبيق قوة التحميل المسبق في المرحلة الأولى وتطبيق القوة الرئيسية في المرحلة التالية

معيار اختبار صلابة روكويل

فيما يلي معايير اختبار صلابة روكويل التي توضح طريقة الاختبار ومواصفاته:

ASTM E 18

ISO 6508

بالمقارنة مع طرق الاختبار الأخرى، يمكن أن يوفر اختبار روكويل أيضًا معلومات حول خصائص المواد المعدنية مثل قوة الشد، وصلابة التآكل، وقدرة التمدد. يقيس اختبار صلابة روكويل المنتظم صلابة المواد. توجد موازين منفصلة للمعادن الحديدية والمعادن غير الحديدية والبلاستيك. تشتمل مقاييس الصلابة الشائعة في روكويل على A وB وC وF للمعادن وR وM للبوليمرات.

يستخدم اختبار صلابة سطح روكويل لقياس صلابة الأسطح الأكثر حساسية من مقاییس روكويل العادية. تفيد هذه التقنية في اختبار العينات الرقيقة والعينات ذات التدرج في الصلابة على السطح والمساحات الصغيرة.

مقاييس الصلابة روكويل هي N وT للمعادن وX وY وW للمواد غير المعدنية وطلاء الأسطح الناعمة.

حدود اختبار صلابة روكويل

لا تتم معايرة التقعرات الماسية التي تقل عن 20 قيمة

بالنسبة للدرجات من 100 إلى 130، يمكننا استخدام مقياس B، لكنه قد يؤدي إلى إتلاف التقعر.

لا يمكن استخدام مقياس C مع كربيد التنغستن، لأنه قد يؤدي إلى تلف المادة. يمكن استخدام مقياس A لكربيد التنغستن.

تطبيقات اختبار صلابة روكويل

يستخدم اختبار صلابة روكويل لقياس صلابة المعادن والمواد البوليمرية/البلاستيكية وله تطبيقات واسعة. وتشمل هذه: مراقبة الجودة للمعالجة الحرارية للمعادن، وفحص المواد، وتقييم اللحام، وتقييم الإنتاج بما في ذلك السبائك، والتحقق من درجة البلاستيك الصلب، وتحليل الكسر.

يتم إجراء الاختبار عادةً على عينات مسطحة أو أسطوانية. غالبًا ما يكون القطع أو التصنيع مطلوبًا للحصول على عينات اختبار مناسبة للمكونات ذات الأشکال المعقدة . الأسطح المتوازية الملساء، الخالية من الطلاءات والرواسب والتلوث الشديد، مطلوبة للاختبار. تعتمد متطلبات التشطيب المحددة على المادة وحجم الاختبار.

مزايا اختبار صلابة روكويل

يمكن الحصول على قيمة الصلابة في وقت أقل من طرق اختبار الصلابة الأخرى.

يتم الحصول على القراءة المباشرة لرقم الصلابة عن طريق إتصال الجهاز.

غالبًا ما يستخدم هذا الجهاز للمهام الروتينية.

النظر في عمق التقعر يعطي قيم الصلابة. ويمكن استخدامه أيضًا للتحقق من صلابة العينات الأسطوانية.

يمكن ضبط مجموعة واسعة من مراحل العينات في هذا الجهاز. يعتبر هذا الاختبار أقل تدميراً مقارنة باختبار صلابة برينل بسبب صغر حجم التقعر.