Brinell metode

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 16. juni 2020; checks kræver 2 redigeringer .

Brinell-metoden er en af de vigtigste metoder til at bestemme hårdheden af et materiale.

Historie

Metoden blev foreslået af den svenske ingeniør Johan August Brinell ( 1849-1925 ) i 1900 og blev den første meget anvendte og standardiserede metode til at bestemme hårdhed i materialevidenskab .

Testprocedure og hårdhedsberegning

Brinell-metoden refererer til indrykningsmetoderne .

Testen udføres som følger:

først bringes prøven til indenteren ;
derefter presses indrykket ind i prøven med en jævnt stigende belastning i 2-8 sekunder ;
efter at have nået den maksimale værdi, opretholdes belastningen på indenteren i en vis periode (for stål , normalt 10-15 sekunder );
derefter fjernes den påførte belastning, prøven fjernes fra indrykket, og diameteren af den resulterende fordybning måles.

Kugler af hårde legeringer med diameter 1 anvendes som indrykning ; 2 ; 2,5 ; 5 og 10 mm . _ Størrelsen af belastningen og kuglens diameter vælges afhængigt af materialet, der undersøges.

De undersøgte materialer er opdelt i 5 hovedgrupper :

1 - stål , nikkel og titanlegeringer ; 2 - støbejern ; 3 - kobber og kobberlegeringer ; 4 - letmetaller og deres legeringer; 5 - bly , blik .

Derudover kan ovenstående grupper opdeles i undergrupper afhængigt af prøvernes hårdhed.

Når du vælger testbetingelser, skal du sørge for, at tykkelsen af prøven er mindst 8 gange indrykningsdybden af indrykket . Og det er også vigtigt at kontrollere indrykningsdiameteren, som skal være i området fra 0,24 D til 0,6 D , hvor D er diameteren af indenteren (kuglen).

Brinell-hårdhed betegnes "HB" (Hårdhed Brinell) ved brug af en stålkugle som indrykning eller " HBW " ved brug af en hårdmetalkugle som indrykning og kan beregnes på to måder:

gendannet aftryk metode;
ugendannede fingeraftryksmetode.

Ifølge den rekonstruerede fordybningsmetode beregnes hårdhed som forholdet mellem den påførte belastning og fordybningens overfladeareal:

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

hvor:

$F$ — påført belastning, N ;
$D$ er kuglens diameter , mm ;
$d$ — aftryksdiameter, m m .

I henhold til den ikke-genoprettede aftryksmetode er hårdhed defineret som forholdet mellem den påførte belastning og arealet af den del af indenteren , der er indlejret i materialet :

{\mbox{HBW}}={\frac {0.102F}{\pi Dh}}

hvor er indtrængningsdybden af indrykket , mm . $h$

Regulative dokumenter definerer:

indrykningsdiametre;
indrykningstid;
holdetid under maksimal belastning;
minimum prøvetykkelse;
minimums- og maksimumværdier for udskriftsdiagonaler;
maksimale belastninger;
gruppe af det undersøgte materiale.

I henhold til ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59) reguleres følgende grundbelastninger: 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 .

Et eksempel på betegnelsen for Brinell hårdhed:

600 HBW 10/3000/20

hvor:

600 - Brinell hårdhedsværdi, kgf / m m² ;
HBW er symbolet for Brinell hårdhed;
10 er kuglens diameter i mm ;
3000 - omtrentlig værdi af den ækvivalente belastning i kgf (3000 kgf \u003d 29 420 N );
20 er tidspunktet for belastningen, s .

For at bestemme hårdheden ved Brinell-metoden anvendes forskellige hårdhedstestere (for eksempel hårdhedstestere til metaller ), både stationære og bærbare.

Typiske hårdhedsværdier for forskellige materialer

Materiale	Hårdhed
Blødt træ , såsom fyrretræ	1,6 HBS 10/100
solidt træ	2,6 til 7,0 HBS 10/100
Lavtryks polyethylen	4,5-5,8 HB [1]
Polystyren	15 HB [1]
Aluminium	15 HB
Kobber	35 HB
Duralumin	70 HB
blødt stål	120 HB
Rustfrit stål	250 HB
Glas	500 HB
Værktøjsstål	650-700HB

Fordele og ulemper

Fejl

Metoden anbefales til materialer med hårdhed op til 450 HB .
Brinell-hårdheden afhænger af belastningen ( effekt af omvendt fordybningsstørrelse ) .
Når fordybningen presses langs fordybningens kanter, dannes der på grund af materialets ekstrudering pæle og nedhængning, hvilket gør det vanskeligt at måle både diameteren og dybden af fordybningen.
På grund af den store størrelse af indstøbningslegemet (kuglen), er metoden ikke anvendelig til tynde prøver.

Fordele

Ved at kende Brinell-hårdheden kan man hurtigt finde materialets trækstyrke og flydespænding , hvilket er vigtigt for anvendte tekniske problemer.

Til stål

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

hvor - trækstyrke , M Pa . $\sigma _{\mathrm{B} }$

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

hvor er flydegrænsen , M Pa . $\sigma _{T}$

Til aluminiumslegeringer

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

Til kobberlegeringer

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

Da Brinell-metoden er en af de ældste, er der samlet en del teknisk dokumentation, hvor materialers hårdhed er angivet i overensstemmelse med denne metode.

Denne metode er mere nøjagtig end Rockwell-metoden ved lavere hårdhedsværdier (under 30 HRC ).

Brinell-metoden er også mindre kritisk for renheden af overfladen, der er forberedt til hårdhedstestning.

Oversættelse af hårdhedsmålingsresultater ved forskellige metoder

Brinell-hårdhedsresultater kan konverteres ved hjælp af tabeller til hårdhedsenheder ved andre metoder, såsom Vickers- metoden og Rockwell-metoden . Til gengæld kan hårdhedsmålinger ved de sidste to metoder konverteres til hårdhedsenheder ved hjælp af Brinell-metoden. Omregning af hårdhedstal bør kun anvendes i tilfælde, hvor det ikke er muligt at teste materialet under de givne forhold. De resulterende hårdhedskonverteringstal, både i tabelform og beregnet ud fra ligningerne i henhold til ASTM E 140-07, er kun omtrentlige og er muligvis ikke nøjagtige i specifikke tilfælde. Fra et fysisk synspunkt er en sådan sammenligning af hårdhedstal opnået ved forskellige metoder og med forskellige dimensioner blottet for enhver fysisk betydning.

Normative dokumenter

GOST 9012-59 (ISO 410-82, ISO 6506-81) Metaller. Brinell-hårdhedsmålingsmetode"
ISO 6506-1:2014 " Metalliske materialer - Brinell hårdhedstest - Del 1: Testmetode "
ASTM E -10 " Standardtestmetode for Brinell-hårdhed af metalliske materialer "
ASTM E 140-07 " Standardhårdhedskonverteringstabeller for metalforhold mellem Brinell-hårdhed , Vickers-hårdhed , Rockwell-hårdhed , overfladisk hårdhed , Knoop-hårdhed og scleroskophårdhed "

Se også

Noter

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