نحوه تست سختی گرافیت

هنگامی که یک جزء گرافیت زود فرسوده می شود یا بدون هشدار از کار می افتد، مهندسان به ندرت با حدس زدن شروع می کنند. آنها با محدود کردن متغیرها شروع می کنند. سوال اول این نیستچه اشتباهی رخ داد، اماکجا اول نگاه کنیم.

در اکثر خرابی‌های صنعتی مربوط به گرافیت-چه سایش، تغییر شکل، یا از دست دادن دقت ابعادی-سریع‌ترین و عینی‌ترین نقطه بازرسی یک ویژگی مربوط به سطح-است. آن ایست بازرسی سختی است.

سختی گرافیت استحکام یا ظرفیت بار را توصیف نمی کند. این توضیح می‌دهد که ماده در طول عملیات واقعی چقدر در برابر فرورفتگی موضعی، آسیب سطحی و تنش تماس مقاومت می‌کند. این ویژگی واحد بر نرخ سایش، پایداری لبه، رفتار ماشینکاری و کنترل ابعادی طولانی مدت تأثیر می‌گذارد. به همین دلیل است که سختی اغلب مشکلات را مدتها قبل از ظاهر شدن ترک یا شکست فاجعه بار آشکار می کند.

این راهنما یک مسیر دانش کامل و کاربردی ایجاد می کند. شما یاد خواهید گرفت که سختی گرافیت واقعا در یک زمینه صنعتی به چه معناست، چگونه سختی گرافیت را به درستی اندازه گیری کنید، و چگونه استاندارد تست سختی گرافیت مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید. همچنین نحوه انجام تست سختی راکول برای گرافیت و نحوه تفسیر نتایج را یاد خواهید گرفت، بنابراین آزمایش کنترل کیفیت گرافیت شما تغییرات را زود هنگام-قبل از تبدیل شدن به ضایعات، دوباره کاری یا خرابی برنامه ریزی نشده تشخیص می دهد.

تعریف علمی

سختی نشان می دهد که یک سطح تا چه حد در برابر تغییر شکل دائمی و موضعی یک فرورفتگی مقاومت می کند. روش های فرورفتگی یک فرورفتگی استاندارد شده را تحت بارهای کنترل شده به سطح فشار می دهند، سپس پاسخ را به یک عدد سختی ترجمه می کنند. برای گرافیت صنعتی، سختی به شما کمک می کند تا آسیب سطح، از بین رفتن لبه و سایش تحت بار را پیش بینی کنید.

سختی را با سایر اصطلاحات مکانیکی اشتباه نگیرید:

• سختی: مقاومت در برابر فرورفتگی و آسیب سطحی.
• استحکام: مقاومت در برابر شکست توده تحت بار (مثلاً مقاومت خمشی یا فشاری).
• چقرمگی: مقاومت در برابر رشد ترک و جذب انرژی قبل از شکست.

تمایز مهم: گرافیت صنعتی در مقابل گرافیت روزمره

مردم "سختی گرافیت" را از مداد یاد می گیرند، اما آزمایش های هسته مداد بر خراش و برش لایه تاکید می کنند. خریداران صنعتی به سختی فرورفتگی کنترل شده نیاز دارند، زیرا قطعات بار تماس، ارتعاش و نیروهای ماشینکاری را مشاهده می کنند-نه فشار دست خط.

طبیعت دوگانه کربن: صفحات کریستالی و پیوند

گرافیت ساختار لایه ای را تشکیل می دهد. اتم های کربن به شدت در هر لایه پیوند می خورند و نیروهای ضعیف تری بین لایه ها وارد می شوند. آن ساختار رفتار جهت دار ایجاد می کند. جهت آزمایشی که روی لایه‌ها فشار می‌آورد می‌تواند با جهتی که لغزش لایه را تشویق می‌کند رفتار متفاوتی داشته باشد. این رفتار توضیح می دهد که چرا هنگام تست سختی باید چندین نقطه را ترسیم کنید و جهت ثبت را انجام دهید.

مزیت ایزواستاتیک: یکنواختی مهندسی

پرس ایزواستاتیک فشار را به طور یکنواخت تری در حین شکل گیری اعمال می کند. این فرآیند اغلب از ویژگی های سازگارتر در همه جهات پشتیبانی می کند. هنگامی که شما اجرا می کنیدگرافیت ایزواستاتیکتست سختی، شما هنوز هم باید توزیع در سراسر بیلت را بررسی کنید. شما اغلب تغییرات تنگ‌تر را نسبت به بسیاری از قالب‌ها می‌بینیدنمرات اکسترود شده.

اگر می‌خواهید اهمیت سختی گرافیت برای قطعات{0}درخطر بالا را بدانید، ابتدا به تغییرات نگاه کنید. یکنواختی از راندمان ماشینکاری محافظت می کند و به قطعات کمک می کند هندسه را در سرویس نگه دارند.

معادله مقاومت در برابر سایش

در بسیاری از چرخه های کاری، ردهای سختی رفتار سایش دارند. یک سطح سخت تر و یکنواخت تر، لبه ها را طولانی تر نگه می دارد و در برابر آسیب های ساینده بهتر مقاومت می کند. از یک زنجیره علت ساده استفاده کنید: افزایش سختی ← کاهش آسیب سطح ← کاهش نرخ سایش → افزایش عمر مفید.

سختی به تنهایی عمل نمی کند. جفت‌های اصطکاک، دما، اکسیداسیون و الگوهای بارگذاری می‌توانند بر سایش غالب باشند. با این حال، سختی هنگامی که نمرات را تحت شرایط هندسه و فرآیند یکسان مقایسه می‌کنید، یک ابزار غربالگری سریع به شما می‌دهد.

ماشینکاری دقیق: عامل پایداری

یکنواختی سختی به شدت بر پایداری ماشینکاری تأثیر می گذارد. نواحی نرم می توانند متلاشی یا لکه دار شوند، و نواحی سخت می توانند خرد شوند یا به هم بخورند. این تغییر می تواند پراکندگی ابعادی، عیوب سطحی و هندسه الکترود ناپایدار را ایجاد کند. اگر قطعات با دقت بالا-نیمه هادی ها یا هوافضا را ماشین کاری می کنید، یکنواختی را به عنوان دروازه پذیرش در سطح بالا در نظر بگیرید.

• سناریو:یکالکترود EDMبا عدد سختی متوسط ​​تأمین‌کننده مطابقت دارد، اما گوشه‌ها به سرعت فرسوده می‌شوند و ابعاد در{0}}وسط کار تغییر می‌کند.
• ریشه مشترک-الگوی علت:بیلت حاوی نوارهای نرم یا نقاط سخت است. میانگین آن توزیع را پنهان می کند. مشکلات یکنواختی می تواند دوباره کاری، فرکانس تعویض الکترود و کل زمان ماشینکاری را افزایش دهد.
• تاثیر تولید:خرابی تلرانس، جابجایی مکرر ابزار و مصرف بیشتر الکترود.
• اگر به یک راه ساده برای بررسی نیاز دارید:چگونه کیفیت گرافیت را بررسی کنیم، با یک نقشه سختی به همراه بررسی چگالی شروع کنید. این جفت اغلب سختی گرافیت را در مقابل روند چگالی در سرتاسر دسته ها نشان می دهد.

چرا راکول (HRA/HRH یا HRL) اغلب برای کنترل صنعتی مناسب است

تیم های زیادی انتخاب می کنندسبک راکول-تورفتگی چون سریع اجرا می‌شود، از تکرارپذیری پشتیبانی می‌کند و با جریان‌های کاری بازرسی ورودی مطابقت دارد. برای تمرین خاص گرافیت، ASTM C748 آزمایش مقیاس راکول L را برایمواد گرافیتو پیوندهایی به ASTM E18 برای روش عمومی راکول. ISO 6508-1 روش های تست راکول و تعاریف مقیاس را برای مواد فلزی شرح می دهد.

ترازو را با هم مخلوط نکنید. یک عدد زمانی معنا پیدا می کند که مقیاس، تورفتگی، بارگذاری، قوانین ساکن و قالب گزارش یکسان را حفظ کنید. اگر مشخصات مشتری شما HRA را درخواست می کند، از HRA از انتها به انتها استفاده کنید. اگر سیستم داخلی شما از HRL به ازای ASTM C748 استفاده می کند، HRL را ثابت نگه دارید.

راکول در مقابل شور در مقابل برینل: بررسی سریع فیت برای گرافیت

Rockwell از QC سریع و گزارش شفاف پشتیبانی می کند. روش‌های ریباند می‌توانند به غربالگری سریع کمک کنند، اما به ندرت تبدیل تمیز به راکول را برای گرافیت ارائه می‌دهند. برینل اغلب با فلزات و مواد نرم تر و همگن مطابقت دارد. این می تواند بر روی سطوح شکننده، متخلخل و ویژگی های گرافیت کوچک مبارزه کند.

• هنگامی که می خواهید بازرسی ورودی قابل تکرار و مستندات قوی داشته باشید از Rockwell استفاده کنید.
• هنگامی که به غربالگری سریع نیاز دارید و همبستگی را در فرآیند خود کنترل می کنید، از روش های بازگشت استفاده کنید.
• از نمودارهای تبدیل بین مقیاس های سختی گرافیت خودداری کنید، مگر اینکه آنها را با مواد خود تأیید کنید.

تجهیزات تست ضروری و چک لیست قبل از{0}آزمون

• سختی سنج راکول کالیبره شده برای مقیاس انتخابی شما
• تورفتگی صحیح (مخروط توپ یا الماس) و بارهای تأیید شده
• بلوک های مرجع تایید شده برای همان مقیاس
• پشتیبانی سفت و سخت / سندان و ثابت نمونه پایدار
• سطح تمیز، با لرزش{0}}کنترل شده و دمای اتاق ثابت

این بخش از روش های تست گرافیت و ممیزی استانداردها پشتیبانی می کند. همچنین به شما کمک می کند تامین کنندگان را از نظر کیفیت مستندات مقایسه کنید، نه ادعاهای بازاریابی.

مرحله 1 - آماده سازی نمونه: پایه و اساس دقت

آماده سازی خوب از پراکندگی کاذب جلوگیری می کند. برای آزمایش HRL گرافیت تحت ASTM C748، بسیاری از آزمایشگاه‌ها از الزامات پایه استفاده می‌کنند مانند: حداقل ضخامت نمونه 6.35 میلی‌متر (0.25 اینچ)، زبری سطح بیش از 125 microin Ra، و پشتیبانی قوی در زیر فرورفتگی.

سطح آزمون را صاف و موازی با سطح تکیه گاه نگه دارید.

یک روکش صاف آماده کنید و زباله های شل را از منافذ پاک کنید.

ضخامت کافی را حفظ کنید تا از اثرات خمش یا حمایت جلوگیری شود.

مرحله 2 و 3 - کالیبراسیون تجهیزات و نقشه برداری نقطه آزمایش

کالیبراسیون آزمایشگر شما را تأیید می کند. قبل از آزمایش نمونه های تولیدی، قرائت ها را با بلوک مرجع صحیح اعتبار سنجی کنید.

نقشه برداری توزیع را نشان می دهد. یک نکته می تواند مشکلات را پنهان کند. بسته به اندازه قطعه از یکی از این طرح‌بندی‌ها استفاده کنید:

نقشه برداری شبکه (بهترین برای بیلت ها و قطعات بزرگ).

نقشه برداری مورب (غربالگری سریع برای قطعات کوچکتر).

مرحله 4 - اجرای آزمایش: بارگیری، ساکن شدن، خواندن

مشخصات مقیاس خود را دنبال کنید. بسیاری از آزمایشگاه‌ها ابتدا بار جزئی را اعمال می‌کنند، سپس بار اصلی را اعمال می‌کنند، برای یک زمان ماندگاری کنترل‌شده نگه می‌دارند، سپس می‌خوانند و ثبت می‌کنند.

نمونه تنظیمات کنترل (برای مطابقت با مشخصات خود تنظیم کنید):

بار جزئی: 10 کیلوگرم (بار کوچک راکول معمولی).

بار اصلی: 60 کیلوگرم (معمولاً برای برخی از ترازوهای راکول استفاده می شود).

زمان ماندن: از 1 ± 15 ثانیه استفاده کنید مگر اینکه مشخصات استاندارد یا مشتری شما مقدار متفاوتی را تعیین کند.

ویدئوی خود را در این نقطه جاسازی کنید تا نظم و انضباط نشستن، بارگیری برنامه، مطالعه و فاصله گذاری را نشان دهد.

مرحله 5 و 6 - ضبط داده و تجزیه و تحلیل همسانگرد

مختصات و مقادیر نقطه را ثبت کنید. سپس میانگین، محدوده و انحراف معیار را محاسبه کنید. از محدوده به عنوان یک دروازه یکنواختی ساده استفاده کنید. برای بسیاری از برنامه ها، محدوده 3 نقطه یا کمتر، یکنواختی عالی را نشان می دهد (مقیاس-خاص).

برای کار HRL تحت ASTM C748، بسیاری از آزمایشگاه‌ها حداقل 6.35 میلی‌متر (0.25 اینچ) بین فرورفتگی‌ها و از لبه‌ها نگه می‌دارند. این فاصله، تعامل بین نمایش‌ها و جلوه‌های لبه را کاهش می‌دهد.

فراتر از میانگین: حقیقت در یکنواختی نهفته است

یک گزارش خوب بیشتر از میانگین را نشان می دهد. تعداد نقاط، طرح بندی نقاط و گسترش را نشان می دهد. میانگین، محدوده و انحراف معیار را بخواهید. برچسب های صورت/جهت را روی استوک های قالب گیری شده یا اکسترود شده بخواهید.

معیارهای صنعت: محدوده سختی معمولی برای کاربردهای کلیدی

تامین کنندگان مختلف از مقیاس های متفاوتی استفاده می کنند. جدول زیر از HRA استفاده می کند زیرا بسیاری از مشخصات خرید به آن اشاره می کنند. این محدوده ها را به عنوان نقطه شروع در نظر بگیرید. نیاز نهایی خود را با تیم طراحی و فرآیند تأیید شده خود تأیید کنید.

سختی گرافیت به شما یک شاخص کیفیت کنترل شده و قابل اندازه گیری می دهد. هنگامی که از یک استاندارد تست سختی گرافیت پیروی می‌کنید، نمونه‌ها را به درستی آماده می‌کنید و یکنواختی را تجزیه و تحلیل می‌کنید-نه تنها میانگین{2}}شما باعث کاهش شگفتی‌ها در ماشین‌کاری و خدمات می‌شوید. تست حرفه ای از بازده، زمان کار و هزینه کل محافظت می کند.

قطعه گرافیتی خود را برای ما ارسال کنیدیا گزارش سختی برای بررسی عملکرد رایگان و پیشنهادات بهبود عملی.

استانداردهای مرجع (برای خرید مشخصات و مستندات آزمایشگاهی)

ASTM E18-22، روش‌های تست استاندارد برای سختی راکول مواد فلزی (ASTM International).

ISO 6508-1:2016، مواد فلزی - آزمون سختی راکول - قسمت 1: روش آزمایش (ISO).

ASTM C748-20، روش تست استاندارد برای سختی راکول مواد گرافیت (ASTM International).

ASTM C886-21، روش تست استاندارد برای تست سختی اسکلروسکوپ مواد کربن و گرافیت (ASTM International).