اقرأ في هذا المقال
- ما هو اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية؟
- المعدات المطلوبة لاختبار صلابة فيكرز
- نظرية ومبدأ اختبار صلابة فيكرز
- تحضير السطح لاختبار صلابة فيكرز
- إجراء اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية
- مزايا طريقة اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية
- عيوب طريقة اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية
ما هو اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية؟
اختبار صلابة فيكرز هو طريقة اختبار صلابة ثابتة، تستخدم في اختبار الصلابة الكلية والجزئية. كما أنها طريقة اختبار قياسية موصى بها من قِبل طريقة الاختبار القياسية لصلابة المواد الدقيقة. حيث تُستخدم طرق الصلابة الدقيقة لإجراء اختبارات على المعادن والسيراميك والمركّبات وأي نوع من المواد تقريبًا.
يعتبر جهاز اختبار صلابة فيكرز جزءًا أساسيًا من المعدات التي لا غنى عنها لأبحاث علم المعادن ومراقبة جودة المنتج وتطوير مواد شهادات المنتج. كما يحدد إجراء اختبار صلابة فيكرز وفقًا للمعايير الأوروبية بوضع مسافة بادئة مع مجموعة من الأحمال باستخدام أداة تحديد الماس والتي يتم قياسها وتحويلها إلى قيمة صلابة.
لهذا الغرض، طالما تم تحضير عينات الاختبار بعناية وبشكل صحيح، فإنّ طريقة صلابة فيكرز تعتبر مفيدة جدًا للاختبار على نوع واسع من المواد، بما في ذلك المعادن والمركّبات والسيراميك أو التطبيقات مثل اختبار الرقائق وقياس السطح من جزء اختبار الهياكل المجهرية الفردية أو قياس عُمق تصلب العلبة عن طريق تقسيم جزء وعمل سلسلة من المسافات البادئة.
يتم استخدام نوعين من المسافات البادئة بشكل عام لاختبار صلابة فيكرز، الماس على شكل هرم مربع الشكل للاختبار في اختبار صلابة فيكرز وضيق الشكل المعين لاختبار صلابة نوب. حيث تتطلب طريقة اختبار صلابة فيكرز ماسة هرمية ذات قاعدة مربعة بزاوية 136 درجة بين الوجوه المقابلة.
عند الانتهاء من المسافة البادئة، سيتم قياس القطرين وسيتم النظر في متوسط القيمة. وعادةً ما تكون الأحمال الخاصة بطرق اختبار صلابة صلابة فيكرز أو نوب منخفضة جدًا، وتتراوح من بضعة جرامات إلى 2 كجم. حيث يمكن أن يصل نطاق التحميل لإجراء اختبار صلابة فيكرز إلى 50 كجم.
عادةً ما يتم تثبيت العينات المحضرة، باستخدام مكابس تركيب المعادن، في وسط بلاستيكي لتسهيل التحضير والاختبار. ومن أجل تحسين دقة القياس، يجب أن تكون المسافات البادئة كبيرة قدر الإمكان. حيث يتوفر أيضًا خط جديد من أجهزة اختبار صلابة عمق العلبة، والتي يمكن أن تقيس صلابة المواد بعمق غير مدمر في غضون بضع دقائق وباستخدام الحد الأدنى من الاستعدادات السطحية.
المعدات المطلوبة لاختبار صلابة فيكرز:
- جهاز اختبار صلابة فيكرز.
- الهرم إندنتور.
نظرية ومبدأ اختبار صلابة فيكرز:
- يتكون المخترق المراد استخدامه من هرم ماسي رباعي الجوانب، بزاوية 136 درجة بين الجانبين المواجهين لبعضهما البعض.
- مرحلة التحميل الأكثر استخدامًا هي 10 كجم و 30 كجم و 60 كجم.
- يجب ألا يقل عمق العينة عن 1.5 مرة من قطر الانطباع.
- يجب أن تكون المسافة بين مركز الانطباع وحافة الانطباع المجاور أو حافة العينة 3 أضعاف قُطر الانطباع على الأقل.
تحضير السطح لاختبار صلابة فيكرز:
قبل وضع مادة العينة في آلة اختبار الصلادة الدقيقة، يجب التأكد من تحضيرها بشكل صحيح. حيث تعتمد حالة السطح المطلوبة لاختبار صلابة فيكرز على الحمولة المستخدمة.
- لاختبار الصلابة الكلية، يجب أن تكون الأحمال المطبقة أعلى من 1 كجم ويجب أن يكون السطح أرضيًا.
- لاختبار الصلابة الدقيقة، يجب أن تكون الأحمال المطبقة أقل من 1 كجم ثقلي أو تساوي 1 كجم ويجب أن يكون السطح مصقولًا ميكانيكيًا أو مصقولًا كهربائيًا.
إجراء اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية:
- ضبط الآلة على المرحلة المطلوبة من حمل الاختبار ووقت السكون.
- وضع العينة بعناية على طاولة الاختبار.
- إدارة عجلة اليد ببطء في اتجاه عقارب الساعة حتى تركز العينة على الشاشة الأمامية بحدة.
- القيام بإحضار المحرك إلى وضع التعيين والقيام بتشغيل دورة التحميل والتفريغ.
- أعادة الهدف إلى وضع الإعداد.
- عرض المسافة البادئة على شاشة التركيز الأمامية.
- القيام بقياس الأقطار على طول محور الانطباع والقيام بتسجيلها.
مزايا طريقة اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية:
- يمكن استخدام طريقة فيكرز مع أي وجميع المواد وعينات الاختبار، من اللينة إلى الصلبة، حيث يغطي الإجراء نطاق الصلابة بأكمله.
- لا يوجد سوى نوع واحد من الهرم انديتور، والذي يمكن استخدامه لجميع طرق فيكرز.
- يمكن إجراء الاختبار غير المتلف، لذلك يمكن استخدام عينة الاختبار الفولاذية لأغراض أخرى.
عيوب طريقة اختبار صلابة فيكرز للهياكل الفولاذية:
- يجب أن تكون جودة سطح العينة جيدة، لأنه يتم قياس المسافة البادئة بصريًا. وهذا يعني أنه يجب إعداد موقع الاختبار (أرضي ومصقول)، وإلّا فإنّ التقييم الدقيق يكون صعبًا.
- العملية بطيئة نوعًا ما مقارنة بطريقة (Rockwell). حيث تستغرق دورة الاختبار ما بين 30 و60 ثانية، ولا تشمل الوقت المستغرق لإعداد العينة.
- نظرًا للحاجة إلى إجراء تقييم بصري للمسافة البادئة، يجب أن تكون أجهزة اختبار الصلابة فيكرز مجهزة بنظام بصري، ممّا يجعلها أكثر تكلفة للشراء من أجهزة اختبار (Rockwell).
