کنفرانس بتن خودتراکم ایران و کنفرانس تعمیر و نگهداری سازه های بتنی



آزمايش سختي


تقريبا غير ممكن است كه بتوان سختي را آنطور كه مورد نظر مهندسي است در مصالح صنعتي تعريف نمود . ممكن است تعريفي براي جامد بودن يا محكم بودن براي سختي بيان داشت مثلا در رشته هاي مختلف تعاريف ذيل در مورد سختي ذكر گرديده است :
1. مقاومت در مقابل خراشيدگي سطح كه به سختي خراش موسوم است .
2. مقاومت در مقابل ساييدگي سطحي كه به سختي سايش ناميده مي شود .
3. مقاومت در مقابل تراشكاري يا مته كاري كه به سختي ماشينكاري موسوم است .
4. مقاومت در مقابل تغيير شكل سطحي و اثر گذاري توسط بار مرده يا نيروي متحرك كه به سختي اثر گذاري موسوم است .
براي سختي اجسام نمي توان مانند ضريب ارتجاعي يا مقاومت كششي مقدار مطلقي تعيين كرد . از آزمايش سختي جهت موارد ذيل استفاده مي شود :
1) طبقه بندي انواع مختلف فلز يا مصالح ( مثلا فولاد نرم يا سخت يا زنگ نزن و...)
2) كنترل كيفي محصول پس از انجام عمليات مختلف نظير جوشكاري ، عمليات حرارتي ، شكل دهي ،اختلاط و غيره
3) تعيين روابط بين سختي و ساير خصوصيات جسم براي تشخيص سريع اينكه آيا نياز به انجام آزمايشهاي اساسي ديگر‌( نظير آزمايشهاي كشش يا فشار يا خيز ارتجاعي ) هست يا نه
آزمايشهاي مختلفي جهت تعيين سختي اجسام وجود دارد كه معروفترين آنها : برينل ، راكول ، ويكرز و نوپ هستند .

هدف آزمايش :

تعيين ميزان مقاومت يا سختي فلزات ( فولاد ، برنج ،آلومينيوم) در مقابل نفوذ قطعه سخت تر همانند مخروط يا گلوله سخت يا هرم الماسه

وسايل آزمايش :
دستگاه ويكرز ، دستگاه برينل ،ساچمه هاي فولادي برينل ، هرم الماسه ويكرز ، مخروط الماسه و هرم الماسه راكول ، وزنه هاي اعمال بار ، ميكروسكوپ ، ماژيك ، كوليس

شرح آزمايشها :
پس از تعيين ضخامت و ابعاد نمونه هاي مورد آزمايش وتخمين مقدار نيروي لازم به شرح زير عمل مي نماييم :

1- آزمايش برينل :
در اين آزمايش از اثر گذاري يك ساچمه فولادي روي نمونه تحت فشار ثابت استفاده مي شود. سطح خارجي نمونه بايستي كاملا صيقلي باشد تا بتوان اندازه گيري دقيق انجام داد . اثر ماشينكاري نا متناسب ، سنگ زني ، صيقل كاري و همچنين آلودگي در سطح آن نباشد . ضمنا ضخامت نمونه نبايد از هشت برابر عمق تخميني اثر گلوله كمتر باشد . نمونه بايستي روي ميز كار دستگاه محكم و ثابت باشد بطوريكه فاصله بين مركز اثر تا لبه نمونه از سه برابر قطر اثر كمتر نباشد . همچنين فاصله بين دو اثر نبايستي از چهار برابر قطر كمتر باشد . انتخاب بار و قطر ساچمه تابع دو عامل زير است :
• نسبت (P/(D^2
• اندازه اثر براي آنكه بهترين دقت را بدهد

آزمایش های فولاد


دقت شود براي آزمايش فلزاتي كه سختي آنها از 450 HB بيشتر است بايد از ساچمه هاي سخت تر استفاده شود در غير اينصورت در ساچمه تغيير شكل بوجود خواهد آمد و نتيجه آزمايش اشتباه خواهد بود . استفاده از ساچمه هاي مختلف براي تعيين سختي يك جسم نتايج متفاوت خواهد داد به همين جهت آزمايش با ساچمه هاي مختلف به آزمايش تعديلي معروف است .
گلوله را درون دستگاه قرار داده به مدت 15 ثانيه نيروي p را كه از قبل تعيين كرده ايم بر سطح نمونه وارد مي كنيم . و با اندازه گيري ابعاد ( مطابق شكل زير ) و تعيين سطح عرقچين با استفاده از فرمولهاي زير سختي نمونه را تعيين مي نماييم :
سطح عرقچين / نيروي وارده = ميزان سختي

آزمایش های فولاد


P نيرو بر حسب كيلو گرم
D قطر ساچمه بر حسب ميليمتر
dقطر متوسط اثر بر حسب ميليمتر
H.B.N سختي برينل

نتایج:

آزمایش های فولاد

آزمایش های فولاد


2-آزمايش راكول :
در اين آزمايش از دستگاه راكول با هرم الماسه استفاده مي شود . اين آزمايش شبيه آزمايش برينل است و عدد سختي در آن نيز همانند آزمايش برينل تابعي از ابعاد اثر حاصل از نيروي ساكن مي باشد با اين تفاوت كه بعلت كوچك بودن ساچمه يا هرم در اين آزمايش ابعاد اثر كوچك و كم عمق مي باشد . همچنين اين آزمايش خيلي سريع انجام مي شود زيرا دستگاه داراي عقربه نمايش مستقيم سختي است و عملا ميزان سختي از روي اين عقربه قابل قرائت است .
سطح نمونه بايد شامل ويژگيهاي ذكر شده در آزمايش برينل باشد . فاصله بين مراكز دو اثر يا مركز يك اثر تا لبه نمونه بايد كمتر از 3.2mm براي اجسام نرم تر از 50HRC و كمتر از 1.6mm براي اجسام سخت تر از اين مقدار باشد.
مقياس دستگاه ( دستگاه داراي درجات سختي از A تا H و J و K است كه بايد براي انجام آزمايش تنظيم گردد .) تابع نسبت (P/(D^2 و ميزان سختي و ضخامت نمونه است. در مورد اجسام نرم ، مقياس تابع ميزان يكنواختي ذرات جسم نيز هست.
دستگاههاي تجاري شامل دو مقياسB و C به رنگهاي قرمز و سياه روي صفحه مدرج خود مي باشند.
پس از ثابت كردن قطعه در محل خود روي دستگاه بار اوليه اي به ميزان 10kg را به دستگاه وارد مي كنيم . (اين بار از روي كاتالوگها دستگاه و جنس نمونه مشخص مي گردد) و دستگاه را روي مقياس مشخص شده تنظيم نموده و سپس جهت اعمال نيروي ثانويه وزنه هاي دستگاه را افزايش مي دهيم ( براي مقياسA بايد وزنه ها 60 كيلوگرم و براي مقياس B ، 100kg و براي C ، 150kg باشد) سپس به ضامن دستگاه يك ضربه مي زنيم و صبر مي كنيم تا عقربه پس از چرخش در جاي خود ثابت بايستد. اگر چرخش عقربه بيش از 1.25 دور باشد آزمايش جواب درست نخواهد داد و بايستي آزمايش با مقياس كمتر انجام شود. پس از ثابت شدن عقربه مي توانيم مقدار سختي راكول را قرائت كنيم .

نتایج:

آزمایش های فولاد


3-آزمايش ويكرس:
اين آزمايش نيز شبيه آزمايش برينل است . با اين تفاوت كه در اين آزمايش اثر گذارنده يك هرم چهار وجهي با قائم الماسه با زاويه راس 136 درجه است اين زاويه برابر است با زاويه بين دو طرف اثر ساچمه برينل وقتي كه قطر اثر برابر 0.375mm باشد . مزيت اين آزمايش كوچك بودن اثر آن بخصوص در مورد اجسام سخت مي باشد .
مدت اعمال نيرو در اين آزمايش 10 تا 15 ثانيه است و سطح نمونه بايد مانند حالتهاي قبل كاملا تميز و صيقلي باشد . ضخامت نمونه نبايد كمتر از 1.5 برابر قطر اثر و 10 برابر عمق آن باشد و فاصله لبه هر اثر تا لبه نمونه يا اثر ديگر نبايد كمتر از 2.5 برابر قطر اثر باشد .
نيروي وارده بين 1 تا 100kg خواهد بود كه نيروي 30 كيلوگرم بيشتر توصيه مي شود. (ما نيز آزمايش خود را با اين نيرو انجام داديم). در مورد فلزات سخت زياد بودن نيرو باعث كاهش عمر مفيد نوك الماسه خواهد شد. براي اجسام سخت با كم كردن بار چندين آزمايش انجام مي شود تا نتيايج دو آزمايش پشت سر هم برابر در آيد.
پس از اعمال بار توسط ميكروسكوپ قطر اثرها را اندازه گرفته و از فرمول ذيل سختي محاسبه مي گردد.

آزمایش های فولاد


نتايج و محاسبات :

آزمایش های فولاد

 

نوشته شده توسط  پویا حیاتی
بازدید 2441 بار
این مورد را ارزیابی کنید
(1 رای)
محتوای بیشتر در این بخش: « خستگی (fatigue) فتوالاستيسيته »

 

 

کنفرانس بتن خودتراکم ایران و کنفرانس تعمیر و نگهداری سازه های بتنی