เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell: หลักการโครงสร้างและการใช้งาน

เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell เป็นหนึ่งในเครื่องมือเก่าแก่ที่สุดและได้รับการยอมรับกันอย่างแพร่หลายที่สุดสําหรับการวัดความแข็งของวัสดุโลหะ สร้างขึ้นโดยวิศวกรสวีเดน Johan August Brinell ในปี 1900 อุปกรณ์ทดสอบนี้ได้กลายเป็นเครื่องมือพื้นฐานในวิทยาศาสตร์วัสดุ, การผลิตเครื่องจักรและการตรวจสอบคุณภาพ และวิธีการทดสอบของมันได้รั

หลักการทํางานของเครื่องทดสอบความแข็ง Brinellขึ้นอยู่กับการยึดตัวแบบคงที่ อินเดอร์ทรงกลมโดยปกติเป็นลูกคาร์ไบด์ทังสเตน (HBW) หรือลูกเหล็กที่แข็งถูกกดันในแนวตั้งเข้าไปในพื้นผิวขัดของตัวอย่างทดสอบภายใต้ภาระที่มั่นค โหลดถูกรักษาเป็นเวลาที่อยู่อาศัยอย่างหนึ่งแล้วถูกลบออก หลังจากขนถ่ายแล้ว มีรอยวงกลมยังคงอยู่บนพื้นผิววัสดุ ผู้ปฏิบัติการวัดเส้นผ่าศูนย์กลางของร่องนี้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ออปติค หมายเลขความแข็งของ Brinell ((HBW)) ถูกคิดค่าโดยการแบ่งภาระที่ใช้ด้วยพื้นที่พื้นผิวโค้งของการรัด วัสดุที่แข็งกว่าทำให้มีเส้นผ่าศูนย์กลางการขัดขนาดเล็กขึ้นและมีค่า HBW สูงขึ้น ในขณะที่วัสดุที่อ่อนนุ่มขึ้นสร้างการขัดขนา

เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell ที่สมบูรณ์โดยทั่วไปประกอบด้วยสามชิ้นส่วนหลัก: ระบบโหลด, การประกอบ indenter และหน่วยวัดออนไลน์ อินเดอร์บอลมาตรฐานมีเส้นผ่าศูนย์กลางตัวเลือกหลายตัวเช่น 10 มม., 5 มม. และ 2.5 มม. โหลดทดสอบที่แตกต่างกันจะเลือกตามประเภทวัสดุ: 3000 kgf ใช้กันทั่วไปสำหรับเหล็กและเหล็กหล่อในขณะที่ 500 kgf เหมาะสำหรั ก่อนการทดสอบพื้นผิวชิ้นงานจะต้องทำความสะอาดและเรียบเพื่อขจัดน้ำมันสนิมและขีดข่วนซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงความผิดพลาดในการวัดการรีด

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของการทดสอบความแข็งของ Brinell มาจากการยึดขนาดค่อนข้างใหญ่ ไม่เหมือนการทดสอบ Rockwell หรือ Vickers ที่มุ่งเน้นในพื้นที่ท้องถิ่นเล็ก ๆ ความประทับใจขนาดใหญ่ครอบคลุมเมล็ดและความบกพร่องขนาดเล็กหลาย ดังนั้นการทดสอบ Brinell สามารถสะท้อนความแข็งเฉลี่ยของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอและมีเมล็ดหยาบ มันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหล่อ, การปลอม, โลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กและเหล็กคาร์บอนต่ำ, วัสดุที่การทดสอบความแข็งของไมโครมักจะล้มเหลวในการให้ผลลัพธ์เป็ นอกจากนี้ยังสามารถทดสอบวัสดุที่ไม่ใช่โลหะแข็งบางอย่าง รวมถึงพลาสติกแข็งและเบเคลิต

อย่างไรก็ตาม เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell มีข้อจํากัดที่ชัดเจน มันไม่สามารถใช้สำหรับวัสดุที่แข็งมากเพราะ indenter ทรงกลมอาจผิดพลาดภายใต้ภาระหนัก นอกจากนี้ การทดสอบทิ้งเครื่องหมายที่มองเห็นได้บนพื้นผิวชิ้นงานดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ได้กับชิ้นส่วนเสร็จสิ้นที่ต้องการพื้นผิวที่สมบูรณ์ ขั้นตอนการทดสอบทั้งหมดยังใช้เวลามากกว่าการทดสอบความแข็งของ Rockwell เนื่องจากจําเป็นต้องมีขั้นตอนเพิ่มเติมในการสังเกตและการคํานวณการยึด

วันนี้เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในโรงหล่อโรงงานเครื่องจักร ห้องทดลองวัสดุและศูนย์วิจัยมหาวิทยาลัย จากการตรวจสอบวัตถุดิบเข้าไปจนถึงการตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ข้อมูลความแข็ง Brinell ช่วยให้วิศวกรประเมินคุณสมบัติของวัสดุ, เลือกพารามิเตอร์การประม แม้ว่าหลังจากมากกว่าหนึ่งศตวรรษตั้งแต่การเกิด เครื่องทดสอบความแข็ง Brinell ยังคงรักษาสถานะที่ไม่สามารถแทนที่ได้ในการทดสอบวัสดุอุตสาหกรรม