روش های سختی سنجی آلومینیوم کدامند؟

سختی‌سنجی آلومینیوم، فرآیندی است که برای تعیین میزان مقاومت ماده در برابر نفوذ اجسام سخت به کار می‌رود. دو روش سختی سنجی آلومینیوم آزمون برینل و ویکرز هستند. در آزمون برینل، با فشار دادن یک اره سخت به سطح آلومینیوم، اثری ایجاد می‌شود که عمق آن نشان‌دهنده سختی ماده است. در آزمون ویکرز نیز، با استفاده از یک نوک مخروطی، اثری بر روی سطح ایجاد شده و از طریق اندازه‌گیری عمق این اثر، سختی آلومینیوم محاسبه می‌شود. این روش سختی سنجی آلومینیوم به عنوان ابزارهای ضروری در کنترل کیفیت و ارزیابی خواص مکانیکی آلومینیوم و دیگر مواد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند که در ادامه به ان می پردازیم.

بهمن پروفیل تولیدکننده پروفیل های آلومینیوم و آلومینیوم 6061 در تهران است. خدمات متعددی از جمله آنادایز آلومینیوم و تولید پروفیل ترمال بریک و پروفیل در و پنجره آلومینیوم را نیز انجام میدهد.

انواع روش سختی سنجی آلومینیوم

روش سختی سنجی آلومینیوم یکی از آزمون‌های کلیدی در علوم مواد محسوب می‌شود که به منظور ارزیابی مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکل دائمی تحت فشار انجام می‌شود. این آزمون‌ها نقش مهمی در کنترل کیفیت و اطمینان از کارایی مواد در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا و تولیدات فلزی ایفا می‌کنند. نتایج حاصل از سختی‌سنجی به مهندسان و تولیدکنندگان کمک می‌کند تا انتخاب مناسب‌ترین مواد برای کاربردهای خاص را انجام داده و از عملکرد مطلوب محصولات خود اطمینان حاصل کنند.

انواع روش سختی سنجی آلومینیوم شامل موارد زیر است:

روش سختی سنجی برینل (Brinell)

این روش سختی سنجی آلومینیوم یکی از متداول‌ترین روش‌های اندازه‌گیری سختی مواد است. در این روش، یک اره سخت تحت نیروی معینی به سطح ماده فشرده می‌شود. قطر اثر فرو رفتگی ایجاد شده بر روی سطح ماده اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از این قطر و نیروی اعمال شده، عدد سختی برینل محاسبه می‌شود.

معرفی روش سختی سنجی ویکرز (Vickers)

در این روش سختی سنجی آلومینیوم ، یک هرم یا مخروط  به سطح ماده نفوذ می‌کند. پس از برداشتن هرم،  اثر فرو رفتگی اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از این ابعاد و نیروی اعمال شده، عدد سختی ویکرز محاسبه می‌شود.

روش راکول (Rockwell) یکی از روش های سختی سنجی آلومینیوم

این روش بر اساس اندازه‌گیری عمق نفوذ یک سنجنده کروی یا مخروطی به سطح ماده کار می‌کند.

روش میکروسختی‌ سنجی آلومینیوم

در این روش سختی سنجی آلومینیوم ، یک سنجنده بسیار کوچک با نیروی کم به سطح ماده نفوذ می‌کند و ابعاد اثر فرو رفتگی با استفاده از میکروسکوپ اندازه‌گیری می‌شود.

روش دوگانه‌سنجی (Knoop) آلومینیوم

این روش برای اندازه‌گیری سختی مواد بسیار نرم و شکننده مانند سرامیک‌ها و شیشه‌ها مناسب است. در این روش، یک سنجده کوچک و مثلثی  به سطح ماده نفوذ می‌کند و میران سختی اندازه‌گیری می‌شود.

روش سختی‌ سنجی تراوشی (Ultrasonic Hardness Testing) چیست؟

روش سختی سنجی آلومینیوم تراوشی روشی نوین و غیرمخرب برای تعیین سختی مواد مختلف است. در این روش، از امواج صوتی با فرکانس بالا (فراصوت) استفاده می‌شود. این امواج به درون ماده ارسال شده و با اندازه‌گیری تغییرات ایجاد شده در آن‌ها هنگام عبور از ماده، می‌توان به اطلاعاتی درباره سختی ماده دست پیدا کرد.

مراحل سختی سنجی الومینیوم به روش برینل

مراحل سختی سنجی آلومینیوم به روش برینل به صورت زیر است:

• انتخاب نمونه: یک قطعه آلومینیومی با ابعاد مشخص و مناسب برای انجام آزمون انتخاب می‌شود. ابعاد نمونه باید به گونه‌ای باشد که بتوان ابعاد اثر فرورفتگی را به دقت اندازه‌گیری کرد.
• انتخاب اره سخت: یک اره سخت از جنس کاربید تنگستن با قطر استاندارد انتخاب می‌شود. قطر گوی بر اساس استانداردهای روش سختی سنجی آلومینیوم برینل تعیین می‌شود.
• اعمال نیروی مشخص: اره سخت به آرامی بر روی سطح نمونه آلومینیومی قرار داده می‌شود. یک نیروی مشخص و معینی بر روی گوی اعمال می‌شود. این نیرو به مدت زمان مشخصی ثابت نگه داشته می‌شود تا اثر فرورفتگی ایجاد شود. مقدار نیرو و مدت زمان اعمال نیرو بر اساس استانداردهای آزمون تعیین می‌شوند.
• اندازه‌گیری ابعاد اثر: پس از اتمام زمان اعمال نیرو، اره سخت با دقت از روی سطح نمونه برداشته می‌شود. با استفاده از یک میکروسکوپ مخصوص، قطر اثر فرورفتگی ایجاد شده بر روی سطح نمونه اندازه‌گیری می‌شود. معمولاً قطر اثر در دو جهت عمود بر هم اندازه‌گیری شده و سپس میانگین گرفته می‌شود.
• استفاده از فرمول برینل: با استفاده از قطر میانگین اثر فرورفتگی و مقدار نیروی اعمال شده، عدد سختی روش سختی سنجی آلومینیوم برینل به دست می‌آید. فرمول محاسبه سختی برینل یک فرمول استاندارد است که در منابع مرتبط با آزمون‌های مکانیکی قابل دسترسی است. این عدد که معمولاً بر حسب مگاپاسکال (MPa) بیان می‌شود، نشان‌دهنده مقاومت ماده در برابر فرورفتن یک جسم سخت است. در مورد آلومینیوم، عدد سختی برینل بیانگر مقاومت این فلز سبک در برابر تغییر شکل دائمی تحت فشار است. به همین دلیل، آزمون برینل به عنوان یکی از روش‌های اصلی در کنترل کیفیت و ارزیابی خواص مکانیکی آلومینیوم و سایر مواد مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد

مراحل سختی سنجی به روش وینکرز

1. آماده‌سازی نمونه: ابتدا نمونه آلومینیومی با ابعاد استاندارد تهیه می شود
2. تماس مخروط: مخروط الماسی یاید ویکرز به سطح نمونه قدار گیرد.
3. اعمال نیرو: مخروط بر روی سطح با نیروی مشخص و ثابت فشرده میشود تا یک اثر فرو رفتگی بر روی سطح آلومینیوم تشکیل شود
4. اندازه‌گیری اثر: اندازه‌گیری دقیق ابعاد اثر با میکروسکوپ انجام میشود.
5. محاسبه سختی: محاسبه عدد سختی روش سختی سنجی آلومینیوم ویکرز به واحد (HV) با استفاده از فرمول و داده‌های اندازه‌گیری شده انجام می شود.

فرآیند سختی سنجی آلومینیم به روش راکول

• انتخاب نمونه: یک قطعه آلومینیومی با ابعاد مشخص و مناسب برای انجام آزمون انتخاب می‌شود. ابعاد نمونه باید به گونه‌ای باشد که بتوان ابعاد اثر فرورفتگی را به دقت اندازه‌گیری کرد.
• اعمال بار: روش سختی سنجی آلومینیوم راکول (که می‌تواند از نوع مخروطی یا کروی باشد) بر روی سطح نمونه آلومینیومی قرار داده می‌شود.
• اعمال بار اصلی: ابتدا یک بار اصلی و سنگین بر روی سنجش وارد می‌شود. این بار باعث ایجاد یک فرورفتگی اولیه در سطح نمونه می‌شود.
• پس از برداشتن بار اصلی، بلافاصله یک بار نمایشی و سبک‌تر بر روی سنجش اعمال می‌شود. این بار باعث نفوذ بیشتر سنجش به داخل فرورفتگی اولیه می‌شود.
• اندازه‌گیری عمق نفوذ: با اندازه‌گیری عمق نفوذ یک بار نمایشی خاص در سطح آلومینیوم می‌توان سختی آن را تعیین کرد. این سختی بر اساس مقیاس راکول، به صورت HRBیا HRC بیان می‌شود. انتخاب مقیاس HRBیا HRC به نوع سنجش و مشخصات آلیاژ آلومینیوم بستگی دارد.
• خواندن نتیجه: نتیجه مقیاس راکول معمولاً به صورت یک عدد همراه با حرف Bیا C نمایش داده می‌شود. این عدد، نشان‌دهنده‌ی مقاومت ماده در برابر نفوذ یک جسم سخت است و به عنوان یک معیار مهم برای تعیین خواص مکانیکی مواد، به ویژه فلزات، به کار می‌رود.

سخن پایانی

سختی سنجی آلومینیوم یکی از مهم‌ترین آزمایش‌ها برای تعیین مقاومت این فلز سبک در برابر تغییر شکل دائمی تحت فشار است. این آزمون در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، هوافضا و ساخت و ساز برای کنترل کیفیت و انتخاب مناسب‌ترین آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد . با انتخاب روش مناسب و تفسیر صحیح نتایج، می‌توان از عملکرد مطلوب قطعات آلومینیومی در کاربردهای مختلف اطمینان حاصل کرد.

سوالات متداول درباره روش سختی سنجی آلومینیوم

1. سختی سنجی چیست و چرا مهم است؟
   سختی سنجی آزمایشی است که برای تعیین مقاومت یک ماده در برابر فرورفتن یک جسم سخت به کار می‌رود. این آزمون به ما کمک می‌کند تا از استحکام و دوام مواد اطمینان حاصل کرده و کاربردهای مناسب برای آن‌ها پیدا کنیم.
2. انواع روش‌های سختی سنجی کدامند؟
   روش‌های اصلی سختی سنجی شامل برینل، ویکرز، راکول، میکروسختی سنجی و سختی سنجی تراوشی است که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.
3. چه عواملی بر سختی آلومینیوم تأثیر می‌گذارند؟
   عواملی مانند ترکیب شیمیایی آلیاژ، عملیات حرارتی، کار سرد، اندازه دانه‌ها و وجود ناخالصی‌ها بر سختی آلومینیوم تأثیر می‌گذارند.
4. مزایای روش سختی سنجی ویکرز نسبت به برینل چیست؟
5. روش ویکرز دقت بالاتری دارد و برای مواد سخت‌تر مناسب است.