Brinell metod

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 16 juni 2020; kontroller kräver 2 redigeringar .

Brinellmetoden är en av huvudmetoderna för att bestämma ett materials hårdhet .

Historik

Metoden föreslogs av den svenske ingenjören Johan August Brinell ( 1849-1925 ) 1900 och blev den första allmänt använda och standardiserade metoden för att bestämma hårdhet inom materialvetenskap .

Testprocedur och hårdhetsberäkning

Brinellmetoden avser indragningsmetoderna .

Testet utförs enligt följande:

först förs provet till indentern ;
sedan pressas intryckaren in i provet med en jämnt ökande belastning i 2-8 sekunder ;
efter att ha nått det maximala värdet bibehålls belastningen på indentern under en viss tid (för stål , vanligtvis 10-15 sekunder );
sedan avlägsnas den applicerade belastningen, provet avlägsnas från intryckaren och diametern på den resulterande fördjupningen mäts.

Kulor av hårda legeringar med diameter 1 används som indragare ; 2 ; 2,5 ; 5 och 10 mm . _ Storleken på belastningen och bollens diameter väljs beroende på materialet som studeras.

De studerade materialen är indelade i 5 huvudgrupper :

1 - stål , nickel och titanlegeringar ; 2 - gjutjärn ; 3- koppar och kopparlegeringar ; 4 - lätta metaller och deras legeringar; 5 - bly , tenn .

Dessutom kan ovanstående grupper delas in i undergrupper beroende på hårdheten hos proverna.

När du väljer testförhållanden, se till att tjockleken på provet är minst 8 gånger intryckningsdjupet för intryckaren . Och det är också viktigt att kontrollera intryckningsdiametern, som bör vara i intervallet från 0,24 D till 0,6 D , där D är diametern på intryckaren (kulan).

Brinell-hårdheten betecknas "HB" (Hardness Brinell) när man använder en stålkula som indenter eller " HBW " när man använder en hårdmetallkula som indenter och kan beräknas på två sätt:

återställd avtrycksmetod;
oåterställd fingeravtrycksmetod.

Enligt den rekonstruerade intryckningsmetoden beräknas hårdheten som förhållandet mellan den applicerade belastningen och inskärningens yta:

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

var:

$F$ — pålagd last, N ;
$D$ är kulans diameter , mm ;
$d$ — avtrycksdiameter, m m .

Enligt metoden för återvunnen avtryck definieras hårdhet som förhållandet mellan den applicerade belastningen och arean av den del av indentern som är inbäddad i materialet :

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

var är inträngningsdjupet för intryckaren , mm . $h$

Reglerande dokument definierar:

indragningsdiametrar;
indragningstid;
hålltid under maximal belastning;
minsta provtjocklek;
lägsta och högsta värden för utskriftsdiagonaler;
maximala belastningar;
grupp av det studerade materialet.

Enligt ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59) regleras följande grundlaster: 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 .

Ett exempel på beteckningen av Brinell hårdhet:

600 HBW 10/3000/20

var:

600 - Brinell hårdhetsvärde, kgf / m m² ;
HBW är symbolen för Brinell hårdhet;
10 är kulans diameter i mm ;
3000 - ungefärligt värde för motsvarande belastning i kgf (3000 kgf \u003d 29 420 N );
20 är tiden för belastningen, s .

För att bestämma hårdheten med Brinell-metoden används olika hårdhetstestare (till exempel hårdhetstestare för metaller ), både stationära och portabla.

Typiska hårdhetsvärden för olika material

Material	Hårdhet
Mjukt trä , som furu	1,6 HBS 10/100
solitt trä	2,6 till 7,0 HBS 10/100
Lågtryckspolyeten	4,5-5,8HB [1]
Polystyren	15 HB [1]
Aluminium	15 HB
Koppar	35 HB
Duraluminium	70 HB
mjukt stål	120 HB
Rostfritt stål	250 HB
Glas	500 HB
Verktygsstål	650-700HB

Fördelar och nackdelar

Brister

Metoden rekommenderas för material med hårdhet upp till 450 HB .
Brinells hårdhet beror på belastningen ( effekt av omvänd intryckningsstorlek ) .
När intryckaren pressas längs kanterna på fördjupningen, på grund av extruderingen av materialet, bildas pålar och hängning, vilket gör det svårt att mäta både diametern och djupet på fördjupningen.
På grund av den stora storleken på inbäddningskroppen (kulan) är metoden inte tillämpbar på tunna prover.

Fördelar

Genom att känna till Brinell-hårdheten kan man snabbt hitta materialets draghållfasthet och sträckgräns , vilket är viktigt för tillämpade tekniska problem.

För stål

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

där - draghållfasthet , M Pa . $\sigma _{\mathrm{B} }$

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

var är sträckgränsen , M Pa . $\sigma _{T}$

För aluminiumlegeringar

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

För kopparlegeringar

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

Eftersom Brinellmetoden är en av de äldsta har mycket teknisk dokumentation samlats där materialhårdheten anges enligt denna metod.

Denna metod är mer exakt än Rockwell-metoden vid lägre hårdhetsvärden (under 30 HRC ).

Brinellmetoden är också mindre kritisk för renheten på ytan som är förberedd för hårdhetstestning.

Översättning av resultat från hårdhetsmätning med olika metoder

Brinell-hårdhetsresultat kan omvandlas med hjälp av tabeller till hårdhetsenheter med andra metoder, såsom Vickers- metoden och Rockwell-metoden . I sin tur kan hårdhetsmätningar med de två sista metoderna omvandlas till hårdhetsenheter med hjälp av Brinell-metoden. Omvandlingen av hårdhetstal bör endast användas i de fall det inte är möjligt att testa materialet under de givna förhållandena. De resulterande hårdhetsomvandlingstalen, både i tabellform och beräknade från ekvationerna enligt ASTM E 140-07, är endast ungefärliga och kanske inte är korrekta för specifika fall. Ur en fysisk synvinkel saknar en sådan jämförelse av hårdhetstal erhållna med olika metoder och med olika dimensioner någon fysisk betydelse.

Normativa dokument

GOST 9012-59 (ISO 410-82, ISO 6506-81) Metaller. Brinells hårdhetsmätningsmetod"
ISO 6506-1:2014 " Metalliska material - Brinell hårdhetstest - Del 1: Testmetod "
ASTM E -10 " Standardtestmetod för Brinell-hårdhet hos metalliska material "
ASTM E 140-07 " Omvandlingstabeller för standardhårdhet för metallförhållanden mellan Brinell-hårdhet , Vickers-hårdhet , Rockwell-hårdhet , ytlig hårdhet , Knoop-hårdhet och skleroskophårdhet "

Se även

Anteckningar

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