Mis on vase kõvadus?
Kõvadus on materjali võime taluda deformatsiooni, kriimustusi või muljumist, kui sellele rakendatakse jõudu. Kõvadus on metallide, näiteks vase puhul oluline omadus, sest see määrab, kui hästi materjal peab vastu kulumisele, survele ja muudele keskkonnamõjudele.
Vask on oma olemuselt pehmem kui teised metallid, näiteks teras. Kuid selle kõvadus varieerub suuresti sõltuvalt selle koostisest (puhas vask vs. sulamid nagu pronks või messing) ja töötlemisviisidest (nt lõõmutamine, külmtöötlemine).
Vase kõvaduse kontrollimine on väga oluline, sest see tagab, et materjal toimib konkreetsetes rakendustes ootuspäraselt. Vase kõvaduse hindamine on oluline tootmis-, inseneri- ja kodumajapidamisprojektide jaoks, sest see tagab, et materjal vastab asjakohastele kriteeriumidele.
Miks on kõvaduse kontrollimine oluline vase jaoks
Vase kõvaduse testid teenivad mitmeid eesmärke:
- Vastupidavus: Seetõttu sobib see ideaalselt teatud töödeks, eriti tööstuslikes rakendustes.
- Kujundatavus vs. tugevus: Kuigi vask on sageli plastiline, võib selle kõvadus ennustada tugevust, mis on kriitilise tähtsusega, kui valitakse õige materjal teatava ülesande jaoks.
- Kvaliteedikontroll:Tootmises kasutatakse kõvaduskatset, et tagada toodetud vase ühtlane ja tööstuslikele nõuetele vastavus. Rahvusvahelise Standardiorganisatsiooni (ISO) kohaselt on vasesulamite täpse kõvaduse taseme säilitamine kriitilise tähtsusega materjali kvaliteedi ja pikaealisuse seisukohalt.
Tootjad ja tehnikud saavad kontrollida, et vask on vastuvõetav selle kavandatud kasutusalale, olgu see siis juhtmestik, torustik või spetsiaalsed sulamid, kui nad mõistavad, kuidas hinnata selle kõvadust.
Vase kõvaduse kontrollimise meetodid
Vase kõvaduse määramiseks on erinevaid meetodeid, millel kõigil on omad eelised ja kasutusvõimalused. Järgnevalt on esitatud kõige populaarsemad metallurgias ja materjaliteaduses kasutatavad kõvadusuuringute meetodid. Need menetlused põhinevad ülemaailmsetel tööstusstandarditel, sealhulgas ASTM E10 (Brinell), ASTM E384 (Vickers) ja ASTM E18 (Rockwell).
Brinelli kõvaduskatse
Brinelli kõvaduskatse on üks kõige sagedamini kasutatavatest menetlustest selliste materjalide nagu vask kõvaduse määramiseks, eriti kui pind on krobeline või ebaühtlane. Selle katse käigus surutakse kindla läbimõõduga kõva teras- või karbiidkuul materjali sisse, rakendades samal ajal etteantud koormust. Seejärel mõõdetakse materjali jäetud süvendi läbimõõt, et määrata Brinelli kõvadusarv (BHN).
Kuidas see toimib vase puhul:
- Sageli terasest või karbiidist valmistatud kerakujuline indenter surutakse teatud jõuga vase pinnale.
- Teatud aja möödudes tõmmatakse indenter tagasi ja mõõdetakse süvendi läbimõõt.
- Tulemust kasutatakse Brinelli kõvadusarvu määramiseks, mis mõõdab materjali vastupidavust muljumisele.
Eelised:
- Sobib pehmemate materjalide, näiteks vase, hindamiseks.
- Kerge ja kuluefektiivne.
- Tagab täpsed tulemused suuremate proovide puhul.
Piirangud:
- Ei sobi väikeste või õhukeste vaseproovide jaoks.
- Vähem täpne kui teised meetodid (nt Vickers).
See menetlus on heaks kiidetud mitmete tööstusstandarditega ja seda kasutatakse sageli vasetöötlemisettevõtetes, et tagada materjali ühtlus.
Vickersi kõvaduskatse
Vickersi kõvaduskatse on üks kõige täpsemaid kõvadusuuringuid, eriti väikeste või õhukeste vaseproovide kõvaduse määramiseks. Selles katses kasutatakse teemantpüramiidist indentrit, mis jätab materjali pinnale tillukese süvendi. Seda kasutatakse sageli siis, kui nõutakse täpsust, eriti õhukeste vaskfooliumide ja täppiskomponentide puhul.
Kuidas see töötab vase puhul:
- Teemantpüramiid, millel on ruudukujuline alus, surutakse kindlaksmääratud jõu all vasepinnale.
- Vickersi kõvadusarv (VHN) määratakse kindlaks, mõõtes mikroskoobi all süvendi suurust.
- Kui on vaja täpseid mõõtmisi õhukeste vasest lehtede või katete puhul, on see katse väga kasulik.
Eelised:
- Eriti täpne ja täpne, eriti väikeste või õhukeste proovide puhul.
- Vasesulamid on üks paljudest materjalidest, millega seda saab kasutada.
Piirangud:
- Kallimad, kuna kasutatakse teemantpindu.
- Vajab teatavaid tööriistu ja teadmisi.
Tegelikult kasutatakse Vickersi katset sageli kvaliteedikontrolliosakondades ja uurimislaboratooriumides sektorites, kus täpsus on oluline, näiteks elektroonikatootmises.
Rockwelli kõvaduskatse
Tööstuslikes rakendustes kasutatakse Rockwelli kõvaduskatset tavaliselt metallide, näiteks vase kõvaduse määramiseks. Katse seisneb indentri surumises materjali, rakendades samal ajal etteantud koormust. On olemas erinevad Rockwelli skaalad, kuid vase puhul kasutatakse kõige sagedamini Rockwelli B-skaalat (HRB). Standardis ASTM E18 soovitatakse seda meetodit värviliste metallide katsetamiseks.
Kuidas see toimib vase puhul:
- Teraskuulikest vajutatakse vasest proovi eelnevalt määratud koormusega.
- Sügavus mõõdetakse kohe ja seda kasutatakse Rockwelli kõvadusarvu (HRB) arvutamiseks.
- Katse on kiire ja seda ei ole vaja täpselt mõõta.
Eelised:
- Kiire ja lihtne teostada.
- Kasutatakse laialdaselt tööstuses ja annab kiire hinnangu kõvaduse kohta.
Piirangud:
- Vähem täpne pehmemate metallide, nagu vask, puhul kui Vickers.
- Rockwell B skaala ei ole tavaliselt väga pehmete materjalide puhul usaldusväärne.
Seda meetodit kasutatakse tavaliselt suurte tootmismahtude puhul materjali kõvaduse kiireks kontrollimiseks, et tagada vase sobivus suurte tootmisoperatsioonide jaoks.
Knoopi kõvaduskatse
Teine teemantidel põhinev meetod on Knoopi kõvaduskatse, mida kasutatakse kõige sagedamini väga õhukeste materjalide või katete puhul. Knoopi katses kasutatakse pikliku püramiidi kujulist indentrit, mis sobib väikeste ja õrnade materjalide, näiteks vaskfooliumi kõvaduse hindamiseks.
Kuidas see töötab vase puhul:
- Vase pinnale surutakse piklik rombikujuline rombikujuline indenter.
- Knoopi kõvadusarv (KHN) määratakse, mõõtes saadud süvendi pikkust mikroskoobi all.
Eelised:
- Erakordselt täpne väikeste ja õhukeste vaseproovide puhul.
- Sobib ideaalselt pisikeste proovide või katete hindamiseks.
Piirangud:
- Vajab teatavaid seadmeid.
- Võtab kauem aega ja on keerulisem kui teised lähenemisviisid.
Seda meetodit kasutatakse sageli materjaliteaduslikes uuringutes, kui selle täpsuse tõttu on vaja teha täpseid, väikesemahulisi katseid.
Kuidas teha kodus (või tavalaboris) vase kõvadustesti?
Lihtsamat meetodit võib kasutada igaüks, kes soovib teha lihtsat vase kareduse testi kodus või väikeses töökohas. Siinkohal käsitletakse peamiselt viilkatseid, mis annavad ligikaudse hinnangu vase kõvaduse kohta.
Viil või kriimustuskatse
See lihtne test hõlmab vasepinna kriimustamist metallviiluga, et näha, kui kergesti on võimalik seda märgistada. Pehmemate materjalide puhul on kraapimine tõenäolisem.
Menetlus:
- Valige metallist viil, mis on vasest kõvem (nt teras).
- Püüdke kriimustada vase pinda.
- Jälgige, kui kergesti jätab viil jälje:
- Kui viil kriimustab vaske kergesti, on vask suhteliselt pehme.
- Kui kriimustada on raske, on vask kõvem.
Vase kõvaduskatse tulemuste tõlgendamine
Kõvaduskatsest saadud arvud näitavad materjali vastupidavust muljumisele. Vase puhul võivad need väärtused sõltuvalt kasutatud meetodist erineda. Siin on kiire juhend tulemuste tõlgendamiseks:
- Brinelli kõvadusarv (BHN): Vask jääb tavaliselt vahemikku 35-70 BHN.
- Vickersi kõvadusarv (VHN): Vask jääb tavaliselt vahemikku 30-70 VHN.
- Rockwell B skaala (HRB): Vase kõvadus jääb tavaliselt vahemikku 40-60 HRB.
Vase kõvaduse katsetulemusi mõjutavad tegurid
- Vase sulam: Vasesulamid, nagu messing või pronks, on puhtast vasest erineva kõvadusega.
- Pinna viimistlus: Seetõttu on oluline, et pind oleks korralikult ette valmistatud.
- Katsemeetod: Valitud katsemeetod mõjutab tulemuste täpsust.
Levinumad vead, mida tuleks vältida
- Pinna ebapiisav ettevalmistamine: täpsete tulemuste saamiseks tuleb tagada, et vaskpind oleks sile ja puhas.
- Vale katsemeetodi valimine: Veenduge, et valite vaskproovi paksuse ja rakenduse jaoks sobiva katse.
- Kalibreerimise hooletusse jätmine: Täpsuse säilitamiseks on hädavajalik kõvadusanalüüsi seadmete regulaarne kalibreerimine.
Kokkuvõte
Vase kõvaduse kontrollimine on kriitilise tähtsusega, et mõista selle omadusi ja tagada selle vastuvõetavus erinevateks kasutusaladeks. Kasutades õiget menetlust, saate hinnata vase omadusi ja tagada, et see vastab asjakohastele kriteeriumidele. Olenemata sellest, kas te töötate tootmises või tegelete iseendale tehtud projektidega, on vase kõvaduse kontrollimine hädavajalik õige materjali valimiseks.
