მასალის სიხისტის დასადგენად ყველაზე ხშირად გამოიყენება შვედი ინჟინრის ბრინელის გამოგონება - მეთოდი, რომელიც ზომავს ზედაპირის თვისებებს და იძლევა პოლიმერული ლითონების დამატებით მახასიათებლებს.
მასალის შეფასება
ამ აღმოჩენის წყალობით ახლა ფასდება პლასტმასის ყველაზე ეფექტური გამოყენება. არც თუ ისე მძიმე პლასტმასები შემოწმებულია ელასტიურობასა და რბილზე, რათა გამოიყენონ როგორც დალუქვა, დალუქვა და ბალიშის მასალა. ბრინელის შემუშავება არის მეთოდი მასალის სიძლიერისა და სიხისტის დასადგენად, რომელიც გამოდგება მნიშვნელოვან აპლიკაციებში - მექანიზმებში და რგოლებში, საკისრებში მძიმე დატვირთვის ქვეშ, ხრახნიანი ფიტინგები და ა.შ.
ეს მეთოდი იძლევა ძალის ყველაზე ზუსტ შეფასებას. პარამეტრის მნიშვნელობა, რომელიც აღინიშნება P1B-ით, ძნელია გადაჭარბებული შეფასება. ამ მიზნით ყველაზე ხშირად გამოიყენება ბრინელის შემუშავება, მეთოდი, რომლის დროსაც მასალაში ხუთმილიმეტრიანი ფოლადის ბურთულა დაჭერილია. ბურთის ჩაღრმავების სიღრმის მიხედვით განისაზღვრება GOST.
ისტორია
1900 წელს ინჟინერმა შვედეთიდან იოჰან ავგუსტ ბრინელმა, მეთოდი, რომელიც მან შესთავაზა მსოფლიოსმასალების მეცნიერება, რომელიც ცნობილი გახდა. მას არა მხოლოდ გამომგონებლის სახელი ეწოდა, არამედ გახდა ყველაზე ფართოდ გამოყენებული, სტანდარტიზებული.
რა არის სიხისტე? ეს არის მასალის განსაკუთრებული თვისება, რომელიც არ განიცდის პლასტმასის დეფორმაციას ლოკალური კონტაქტის მოქმედების შედეგად, რაც ყველაზე ხშირად ინდექსატორის (უფრო მყარი სხეულის) შეყვანას იწვევს მასალაში.
აღდგენილი და არააღდგენილი სიხისტე
ბრინელის მეთოდი გვეხმარება აღდგენილი სიხისტის გაზომვაში, რომელიც განისაზღვრება დატვირთვის სიდიდის თანაფარდობით ნაბეჭდის მოცულობასთან, პროექციის არესთან ან ზედაპირის ფართობთან. ამრიგად, სიხისტე შეიძლება იყოს მოცულობითი, პროექციული და ზედაპირი. ეს უკანასკნელი განისაზღვრება თანაფარდობით: დატვირთვა ანაბეჭდის ფართობზე. ნაყარი სიხისტე იზომება დატვირთვის მოცულობის თანაფარდობით, ხოლო პროექციის სიმტკიცე არის დატვირთვა პროექციის არეზე, რომელიც დატოვა ანაბეჭდმა.
ბრინელის მეთოდით არააღდგენილი სიმტკიცე განისაზღვრება იგივე პარამეტრებით, მხოლოდ წინაღობის ძალა ხდება ძირითადი გაზომილი მნიშვნელობა, რომლის თანაფარდობა ზედაპირის ფართობთან, მოცულობასთან ან პროექციასთან ნაჩვენებია მასალაში ჩადებული ინდექსით. მოცულობითი, პროექციისა და ზედაპირის სიმტკიცე გამოითვლება იმავე გზით: წინააღმდეგობის ძალის თანაფარდობით ან ინდექსის ჩაშენებული ნაწილის ზედაპირის ფართობთან, ან მის საპროექციო არეალთან, ან მოცულობასთან..
სიხისტის განსაზღვრა
უნარი გაუძლოს პლასტმასის და ელასტიურ დეფორმაციას, როდესაც ექვემდებარება უფრო რთულ მასალასინდექსი არის სიხისტის განსაზღვრა, ანუ, სინამდვილეში, ეს არის მასალის ჩაღრმავების ტესტი. ბრინელის სიხისტის მეთოდი არის გაზომვა იმისა, თუ რამდენად ღრმად შეაღწია ინდუქტორმა მასალაში. მოცემული მასალის სიხისტის ზუსტი მნიშვნელობის გასაგებად აუცილებელია შეღწევადობის სიღრმის გაზომვა. ამისათვის არსებობს ბრინელისა და როკველის მეთოდი, ვიკერსის მეთოდი ნაკლებად გამოიყენება.
თუ როკველის მეთოდი პირდაპირ განსაზღვრავს ბურთის მასალაში შეღწევის სიღრმეს, მაშინ ვიკერსი და ბრინელი ზომავენ ანაბეჭდს მისი ზედაპირის ფართობის მიხედვით. გამოდის, რომ რაც უფრო ღრმაა ინდექსი მასალაში, მით უფრო დიდია ბეჭდვის ფართობი. სიხისტეზე შეიძლება შემოწმდეს აბსოლუტურად ნებისმიერი მასალა: მინერალები, ლითონები, პლასტმასი და მსგავსი, მაგრამ თითოეული მათგანის სიმტკიცე განისაზღვრება საკუთარი მეთოდით.
როგორ მოვძებნოთ გზა
ბრინელის სიხისტის მეთოდი ძალიან კარგია არაერთგვაროვანი მასალებისთვის, არც ისე მყარი შენადნობებისთვის. არა მხოლოდ მასალის ტიპი განსაზღვრავს გაზომვის მეთოდს, არამედ თავად პარამეტრებსაც, რომლებიც უნდა განისაზღვროს. შენადნობების სიმტკიცე იზომება, როგორც ეს იყო, საშუალოდ, რადგან მათში თანაარსებობენ სხვადასხვა მახასიათებლების მქონე მასალები. მაგალითად, თუჯის. მას აქვს ძალიან ჰეტეროგენული სტრუქტურა, არის ცემენტიტი, გრაფიტი, პერლიტი, ფერიტი და, შესაბამისად, თუჯის გაზომილი სიხისტე არის საშუალო მნიშვნელობა, რომელიც შედგება ყველა კომპონენტის სიმკვრივისგან.
მეტალების სიხისტის გაზომვა ბრინელის მეთოდით ხორციელდება დიდი ინდექსატორის გამოყენებით, ისე, რომ ანაბეჭდი მიიღება ნიმუშის უფრო დიდ ფართობზე.ამრიგად, ამ პირობებში შესაძლებელია თუჯის მნიშვნელობის მიღებაც, რომელიც საშუალოა მრავალი და განსხვავებული ფაზისთვის. ეს მეთოდი ძალიან კარგია შენადნობების - თუჯის, ფერადი ლითონების, სპილენძის, ალუმინის და სხვათა სიხისტის გაზომვისას. ეს მეთოდი ზუსტად მიუთითებს პლასტმასის სიხისტეზე.
როკველის შედარება
კარგია მყარი და სუპერ მყარი ლითონებისთვის და მიღებული სიხისტის მნიშვნელობა ასევე საშუალოდ არის. იგივე ფოლადის ბურთი ან კონუსი ემსახურება ინდიკატორს, მაგრამ მათ გარდა, ასევე გამოიყენება ბრილიანტის პირამიდა. როკველის მეთოდით გაზომვისას მასალაზე ანაბეჭდი ასევე დიდია და სიხისტის რიცხვი სხვადასხვა ფაზებისთვის არის საშუალოდ.
ბრინელისა და როკველის მეთოდები პრინციპულად განსხვავდება: პირველი წარმოადგენს შედეგს, როგორც კოეფიციენტს, ჩაღრმავების ძალის ანაბეჭდის ფართობის ზედაპირზე გაყოფის შემდეგ, ხოლო როკველი ითვლის შეღწევის სიღრმის თანაფარდობას მასშტაბის ერთეულთან. ინსტრუმენტი, რომელიც ზომავს სიღრმეს. სწორედ ამიტომ როკველის სიხისტე პრაქტიკულად განზომილებიანია და ბრინელის მიხედვით ის აშკარად იზომება კილოგრამებში კვადრატულ მილიმეტრზე.
ვიკერსის მეთოდი
თუ ნიმუში ძალიან მცირეა ან საჭიროა გავზომოთ ობიექტი, რომელიც ზომავს როკველის ან ბრინელის სიმტკიცეს, უნდა იქნას გამოყენებული მიკროსიხისტის მეთოდები, რომელთა შორის ვიკერსის მეთოდი ყველაზე პოპულარულია.. ინდექსი არის ალმასის პირამიდა, ხოლო ანაბეჭდი განიხილება და იზომება მიკროსკოპის მსგავსი ოპტიკური სისტემით. საშუალო მნიშვნელობა ასევე ცნობილი იქნება, მაგრამ სიხისტე გამოითვლებაგაცილებით მცირე ფართობი.
თუ გაზომილი ობიექტის მასშტაბი ძალიან მცირეა, მაშინ გამოიყენება მიკროსიხისტის შემმოწმებელი, რომელსაც შეუძლია ანაბეჭდის გაკეთება ცალკე მარცვალში, ფაზაში, ფენაში და დამოუკიდებლად შეირჩევა ჩაღრმავების დატვირთვა. ლითონის მეცნიერება საშუალებას იძლევა გამოიყენოს ეს მეთოდები, რათა დადგინდეს ლითონების როგორც სიხისტე, ასევე მიკროსიმყარი, ხოლო მასალების მეცნიერება იმავე გზით განსაზღვრავს არალითონური მასალების მიკროსიმტკიცეს და სიმტკიცეს.
დიაპაზონი
სიხისტის გაზომვის სამი დიაპაზონია. მაკრო დიაპაზონში დატვირთვა რეგულირდება 2 ნ-დან 30 კნ-მდე. მიკროდიაპაზონი ზღუდავს არა მხოლოდ ინდექსერზე დატვირთვას, არამედ შეღწევადობის სიღრმესაც. პირველი მნიშვნელობა არ აღემატება 2 N-ს, ხოლო მეორე - 0,2 მკმ-ზე მეტი. ნანონარინჯისფერში რეგულირდება მხოლოდ ინდექსის ჩართვის სიღრმე - 0,2 მკმ-ზე ნაკლები. შედეგი იძლევა მასალის ნანოსიმტკიცეს.
გაზომვის პარამეტრები ძირითადად დამოკიდებულია ინდექსზე დაყენებულ დატვირთვაზე. ამ დამოკიდებულებამ სპეციალური სახელიც კი მიიღო - ზომის ეფექტი, ინგლისურად - indentation size effect. ზომის ეფექტის ბუნება შეიძლება განისაზღვროს ინდექსის ფორმით. სფერული - სიმტკიცე მატულობს დატვირთვის მატებასთან ერთად, შესაბამისად, ეს ზომის ეფექტი შებრუნებულია. ვიკერსის ან ბერკოვიჩის პირამიდა დატვირთვის გაზრდით ამცირებს სიმტკიცეს (აქ, ჩვეულებრივი ან პირდაპირი ზომის ეფექტი). კონუს-სფერო, რომელიც გამოიყენება როკველის მეთოდისთვის, გვიჩვენებს, რომ დატვირთვის გაზრდა ჯერ იწვევს სიხისტის მატებას, შემდეგ კი, როდესაც სფერული ნაწილი შემოდის,მცირდება.
მასალები და გაზომვის მეთოდები
ამჟამად არსებული უმძიმესი მასალები არის ნახშირბადის ორი მოდიფიკაცია: ლონსდალეიტი, რომელიც ალმასის ნახევრად მყარია და ფულერიტი, რომელიც ალმასზე ორჯერ მყარია. ამ მასალების პრაქტიკული გამოყენება ახლახან იწყება, მაგრამ ამ დროისთვის, ბრილიანტი ყველაზე რთულია მათ შორის. მისი დახმარებით დგინდება ყველა ლითონის სიმტკიცე.
დადგენის მეთოდები (ყველაზე პოპულარული) ზემოთ იყო ჩამოთვლილი, მაგრამ იმისათვის, რომ გაიგოთ მათი მახასიათებლები და გაიგოთ არსი, თქვენ უნდა გაითვალისწინოთ სხვები, რომლებიც პირობითად შეიძლება დაიყოს დინამიურად, ანუ პერკუსია და სტატიკური. უკვე განიხილება. გაზომვის მეთოდს სხვაგვარად უწოდებენ მასშტაბს. შეგახსენებთ, რომ ყველაზე პოპულარული მაინც ბრინელის სკალაა, სადაც სიმტკიცე იზომება ანაბეჭდის დიამეტრით, რომელიც ტოვებს მასალის ზედაპირზე დაჭერილ ფოლადის ბურთულას.
სიხისტის ნომრის განსაზღვრა
ბრინელის მეთოდი (GOST 9012-59) საშუალებას გაძლევთ ჩაწეროთ სიხისტის რიცხვი გაზომვის ერთეულების გარეშე, აღვნიშნოთ ის HB, სადაც H არის სიმტკიცე (სიხისტე), ხოლო B არის თავად ბრინელი. ანაბეჭდის ფართობი იზომება როგორც სფეროს ნაწილი და არა წრის ფართობი, როგორც ამას აკეთებს მაიერის სკალა, მაგალითად. როკველის მეთოდი გამოირჩევა იმით, რომ მასალაში შესული ბრილიანტის ბურთის ან კონუსის სიღრმის დადგენით სიხისტე უგანზომილებიანია. იგი დანიშნულია HRA, HRC, HRB ან HR. გამოთვლილი სიხისტის ფორმულა ასე გამოიყურება: HR=100 (130) - კდ. აქ d არის შეწევის სიღრმე და k არის კოეფიციენტი.
ვიკერსის სიმტკიცე შეიძლება იყოსგანისაზღვრება მასალის ზედაპირზე დაჭერილი ოთხკუთხა პირამიდის მიერ დატოვებული ანაბეჭდით, პირამიდაზე დატანილი დატვირთვის მიმართ. ანაბეჭდის ფართობი არ არის რომბი, არამედ პირამიდის ფართობის ნაწილი. ვიკერსის ერთეულები უნდა ჩაითვალოს kgf მმ2, რომელიც აღინიშნება HV ერთეულით. ასევე არსებობს Shore-ის მიხედვით გაზომვის მეთოდი (შეწევა), რომელიც უფრო ხშირად გამოიყენება პოლიმერებისთვის და აქვს თორმეტი საზომი სასწორი. Shore-შესაბამისი Asker სასწორები (იაპონური მოდიფიკაცია რბილი და ელასტიური მასალებისთვის) მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია წინა მეთოდის, მხოლოდ საზომი მოწყობილობის პარამეტრებია განსხვავებული და გამოიყენება სხვადასხვა ინდექსები. კიდევ ერთი მეთოდი Shore-ის მიხედვით - მობრუნებით - მაღალი მოდულის, ანუ ძალიან მძიმე მასალებისთვის. აქედან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ყველა მეთოდი, რომელიც ზომავს მასალის სიმტკიცეს, იყოფა ორ კატეგორიად - დინამიურ და სტატიკური.
ინსტრუმენტები და ტექნიკა
სიხისტის განმსაზღვრელ მოწყობილობებს უწოდებენ სიხისტის ტესტერებს, ეს არის ინსტრუმენტული გაზომვები. ტესტირება გავლენას ახდენს ობიექტზე სხვადასხვა გზით, ამიტომ მეთოდები შეიძლება იყოს დესტრუქციული ან არა-დესტრუქციული. არ არსებობს პირდაპირი კავშირი ყველა ამ მასშტაბებს შორის, რადგან არცერთი მეთოდი არ ასახავს მასალის ფუნდამენტურ თვისებებს.
მიუხედავად ამისა, აშენდა საკმარისად მიახლოებითი ცხრილები, სადაც სასწორები და სხვადასხვა მეთოდები დაკავშირებულია მასალების კატეგორიებსა და მათ ცალკეულ ჯგუფებზე. ამ ცხრილების შექმნა შესაძლებელი გახდა მთელი რიგი ექსპერიმენტებისა და ტესტების შემდეგ. თუმცა, თეორიები, რომდაშვებული ერთ-ერთი გაანგარიშების მეთოდი ერთი მეთოდიდან მეორეზე გადასვლისთვის ჯერ არ არსებობს. სპეციფიკური მეთოდი, რომლითაც სიმტკიცე განისაზღვრება, ჩვეულებრივ, არჩეულია არსებული აღჭურვილობის, საზომი ამოცანების, გაზომვის პირობებისა და, რა თქმა უნდა, თავად მასალის თვისებების საფუძველზე.
