روش سختی سنجی راکول چیست؟ انواع + روش تست

بررسی روش سختی سنجی راکول

روش سختی سنجی راکول یک روش متداول برای اندازه‌گیری مقاومت یک ماده در برابر فرورفتگی است. در این آزمون، با اعمال یک بار ثابت و استفاده از یک دندانه، عمق دائمی فرورفتگی ایجاد شده روی سطح ماده اندازه‌گیری می‌شود. هرچه این عمق کمتر باشد، نشان‌دهنده سختی بیشتر ماده است. این روش برای تعیین سختی طیف وسیعی از مواد از جمله آلومینیوم، فولادهای نازک، سرب، آهن، تیتانیوم، آلیاژهای مس و کاربیدهای سیمانی به کار می‌رود.

آزمایش و روش سختی سنجی راکول برای اندازه گیری چه مواردی کاربرد دارد؟

آزمایش راکول یک روش غیرمخرب در متالورژی است که برای اندازه‌گیری سختی و استحکام فولاد و آلومینیوم استفاده می‌شود. این آزمایش به ویژه در صنعت تولید چاقو کاربرد دارد. در این صنعت، از یک نمودار استاندارد به نام مقیاس راکول برای رتبه‌بندی سختی فولادها استفاده می‌شود. هر چه عدد راکول بالاتر باشد، فولاد سخت‌تر و هرچه این عدد کمتر باشد، فولاد نرم‌تر است. معمولاً، آلیاژهای مورد استفاده در تیغه‌های چاقو دارای سختی راکول بین 45 تا 60 هستند که نشان‌دهنده طیف وسیعی از سختی‌ها برای کاربردهای مختلف چاقو است. در ادامه به روش سختی سنجی راکول می پردازیم.

شرح روش تست سختی راکول

1. آزمون سختی راکول یک روش ساده برای سنجش سختی مواد مختلف است که از دو نوع فرورونده استفاده می‌کند: یک مخروط الماس برای مواد سخت و یک توپ فولادی سخت شده برای مواد نرم‌تر. در این روش سختی سنجی راکول ، دو نیرو به نمونه اعمال می‌شود. ابتدا، یک نیروی پیش‌بار 10 کیلوگرمی به نمونه وارد شده و عمق اولیه فرورفتگی محاسبه می‌شود. این نیروی اولیه به منظور ایجاد یک سطح یکنواخت و کاهش تاثیر پرداخت سطح بر نتایج آزمایش به کار می‌رود.
2. پس از اعمال نیروی پیش‌بار اولیه 10 کیلوگرمی، یک نیروی اضافی به مقدار 60، 100 یا 150 کیلوگرم (بسته به نوع آزمون) به نمونه وارد می‌شود. این نیروی اضافی باعث افزایش عمق فرورفتگی در نمونه می‌شود. پس از گذشت زمان مشخصی، نیروی اضافی برداشته شده و تنها نیروی پیش‌بار اولیه بر روی نمونه باقی می‌ماند. در این مرحله، تفاوت بین عمق نهایی فرورفتگی (پس از اعمال هر دو نیرو) و عمق اولیه فرورفتگی (پس از اعمال نیروی پیش‌بار) اندازه‌گیری می‌شود. این تفاوت عمق، مبنای محاسبه مقدار سختی راکول است. به عبارت دیگر، سختی راکول بر اساس مقدار فرو رفتگی ایجاد شده توسط نیروی اضافی تعیین می‌شود.

روش سختی سنجی راکول برای چه موادی توسعه یافته است؟

روش سختی سنجی راکول ، به عنوان روشی برای سنجش سختی مواد بسیار نازک یا با سطح کم، توسعه یافته است. این روش، که به طور گسترده در اروپا مورد استفاده قرار می‌گیرد، از اصول آزمایش راکول استاندارد پیروی می‌کند؛ با این حال، به دلیل ماهیت مواد مورد آزمایش، از بارهای سبک‌تری بهره می‌برد. در آزمایش راکول سطحی، بار اولیه 3 کیلوگرمی است و نیروهای اضافی نیز در مقایسه با روش استاندارد کمتر بوده و معمولاً 30، 15 یا 45 کیلوگرمی هستند. این روش برای موادی مانند نوارهای نازک، پوشش‌ها و سطوح کربوره شده، بسیار مناسب است.

استاندارد تست سختی راکول

آزمایش راکول یکی از روش‌های رایج برای سنجش سختی مواد مختلف است که استانداردهای ASTM E 18 و ISO 6508 آن را تعریف می‌کنند. این آزمون نه تنها سختی کلی مواد را اندازه‌گیری می‌کند، بلکه اطلاعات ارزشمندی در مورد سایر خواص مکانیکی مانند استحکام کششی، مقاومت به سایش و قابلیت شکل‌پذیری مواد نیز ارائه می‌دهد. آزمایش راکول برای طیف گسترده‌ای از مواد از جمله فلزات آهنی، غیرآهنی و پلاستیک‌ها قابل استفاده است و مقیاس‌های مختلفی مانند A، B، C و F برای فلزات و R، M برای پلیمرها دارد. برای اندازه‌گیری دقیق‌تر سختی سطحی مواد نازک، نمونه‌هایی با گرادیان سختی و مناطق کوچک، از آزمایش راکول سطحی استفاده می‌شود که حساسیت بالاتری نسبت به روش‌های معمولی دارد. مقیاس‌های N و T برای فلزات و X، Y، W برای مواد غیرفلزی و پوشش‌های نرم در این روش به کار می‌روند.

انواع روش سختی سنجی راکول

به طور کلی، دو نوع اصلی برای اندازه‌گیری سختی به روش سختی سنجی راکول وجود دارد.

• نوع معمولی: نوع معمولی راکول برای اندازه‌گیری سختی قطعات ضخیم به کار می‌رود و نیروی اولیه آن 10 کیلوگرم است
• نوع سطحی: نوع سطحی راکول برای اندازه‌گیری سختی قطعات نازک استفاده می‌شود و نیروی اولیه آن 3 کیلوگرم است.

چه ابزاری برای روش سختی سنجی راکول استفاده می شود؟

در روش سختی سنجی راکول ، برای اندازه‌گیری سختی فلزات از ابزارهای مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام با نیروی مشخصی روی سطح فلز فشار وارد می‌کنند. این ابزارها یا فرو رونده نام دارند و انواع مختلفی دارند. بسته به نوع فرو رونده و میزان نیرویی که به آن وارد می‌شود، ما مقیاس‌های مختلفی از سختی راکول خواهیم داشت. به عبارت ساده‌تر، روش راکول مثل یک جعبه ابزار است که هر ابزار آن (فرو رونده) با نیروی خاصی کار می‌کند و برای سنجش سختی نوع خاصی از فلز مناسب است.

• راکول A: از یک فرو رونده الماسی با نیروی 60 کیلوگرم استفاده می‌شود و برای اندازه‌گیری سختی فولادهای نازک و سخت‌کاری شده بسیار مناسب است.
• راکول B: در این روش سختی سنجی راکول از یک کره فولادی با نیروی 100 کیلوگرم استفاده می‌شود و برای اندازه‌گیری سختی آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای مس و فولادهای نرم کاربرد دارد.
• راکول C: از یک فرو رونده الماسی با نیروی 150 کیلوگرم استفاده می‌شود و برای اندازه‌گیری سختی فولادهای سخت و آلیاژهای تیتانیوم مناسب است.

محدودیت های تست سختی راکول

اندازه‌گیری سختی مواد با فرورفتگی الماسی نیازمند دقت بالایی است. در صورتی که در روش سختی سنجی راکول عمق فرورفتگی کمتر از 20 واحد باشد، نمی‌توان صحت عملکرد دستگاه را تایید کرد. برای اندازه‌گیری مواد با سختی بین 100 تا 130 واحد، مقیاس B قابل استفاده است؛ با این حال، این کار ممکن است به سطح ماده آسیب برساند. از طرف دیگر، استفاده از مقیاس C برای اندازه‌گیری سختی کاربید تنگستن به دلیل سختی بسیار بالای این ماده می‌تواند مضر باشد. بنابراین، مقیاس A برای اندازه‌گیری سختی کاربید تنگستن مناسب‌تر تشخیص داده شده است.

کاربردهای روش سختی سنجی راکول

روش سختی سنجی راکول ، روشی پرکاربرد برای سنجش سختی مواد فلزی و پلیمری است که در صنایع مختلفی همچون کنترل کیفیت عملیات حرارتی فلزات، بازرسی مواد، ارزیابی جوشکاری و تولید آلیاژها به کار می‌رود. همچنین از این آزمون برای تأیید درجه سختی پلاستیک‌ها و تحلیل علل شکست نیز استفاده می‌شود. نمونه‌های مورد آزمایش معمولاً به صورت مسطح یا استوانه‌ای بوده و نیاز به آماده‌سازی دقیق سطح از جمله صاف کردن، پاکسازی از آلودگی و پوشش دارند. نوع آماده‌سازی سطح به جنس ماده و مقیاس آزمون بستگی دارد.

مزایای روش سختی سنجی راکول

• روش سختی سنجی راکول به دلیل سرعت بالای اندازه‌گیری، زمان کمتری نسبت به سایر روش‌های سنجش سختی نیاز دارد.
• دستگاه سختی سنج راکول به صورت مستقیم عدد سختی را نمایش می‌دهد و نیازی به محاسبات اضافی نیست.
• به دلیل سادگی و سرعت، آزمون راکول به طور گسترده‌ای برایی کارهای معمول در صنایع مختلف برای کنترل کیفیت و بازرسی مواد استفاده می‌شود.
• این روش آزمایشگاهی به ما اجازه می‌دهد تا با اندازه‌گیری عمق ایجاد شده بر روی سطح یک ماده پس از اعمال نیروی مشخص، سختی آن را تعیین کنیم. این روش نه تنها برای نمونه‌های با شکل هندسی ساده بلکه برای نمونه‌های استوانه‌ای نیز قابل استفاده است.

با استفاده از این دستگاه، می‌توان شرایط آزمایش را به گونه‌ای تنظیم کرد که برای انواع مختلف نمونه‌ها مناسب باشد. به دلیل ایجاد تورفتگی بسیار کوچک، این تست نسبت به تست برینل تخریب کمتری در نمونه ایجاد می‌کند و دقت اندازه‌گیری را افزایش می‌دهد.

سخن پایانی

روش سختی سنجی راکول به عنوان یکی از روش‌های پرکاربرد و دقیق در تعیین مقاومت مواد در برابر فرورفتگی، نقش بسیار مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. این روش با مزایایی همچون سرعت بالا، سادگی و دقت، به عنوان یک ابزار کنترلی قدرتمند در فرآیندهای تولید و بازرسی مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با توجه به اهمیت سختی مواد در عملکرد قطعات و سازه‌ها، درک عمیق از روش راکول و کاربردهای آن برای مهندسان، تکنسین‌ها و فعالان حوزه مواد بسیار ضروری است. از طریق این روش، می‌توان به اطلاعات ارزشمندی در مورد خواص مکانیکی مواد دست یافت و تصمیمات بهتری در طراحی و انتخاب مواد اتخاذ کرد.

سوالات متداول درباره روش سختی سنجی راکول

1. چه عواملی بر نتایج روش سختی سنجی راکول تاثیر می‌گذارند؟
   عواملی مانند نوع ماده، آماده‌سازی سطح نمونه، نیروی اعمال شده، نوع فرورونده، سرعت بارگذاری و دمای نمونه می‌توانند بر نتایج سختی سنجی راکول تاثیر بگذارند.
2. چرا از سختی سنجی راکول استفاده می‌شود؟
   سختی سنجی راکول به دلیل سرعت، سادگی و دقت بالا، به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف برای کنترل کیفیت، بازرسی مواد و ارزیابی خواص مکانیکی مواد استفاده می‌شود.
3. مقیاس‌های مختلف سختی راکول چه کاربردی دارند؟
   مقیاس‌های مختلف راکول (A، B، C و …) برای مواد با سختی‌های متفاوت استفاده می‌شوند. انتخاب مقیاس مناسب به نوع ماده و محدوده سختی آن بستگی دارد.