سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل

سختی سنجی پیچ و مهره با استفاده از روش برنیل، بر اساس استاندارد ASTM F606 انجام می‌شود.

این روش با استفاده از یک دستگاه سختی سنجی به نام آنالیزور سختی برنیل، انجام می‌شود.

این دستگاه دارای یک نوک برای فشردن بر روی سطح پیچ و مهره است.

در این روش، پیچ و مهره به صورت افقی در دستگاه قرار می‌گیرد و نوک دستگاه روی سطح آن قرار می‌گیرد.

سپس با استفاده از یک بار فشار دادن، عمق نفوذ نوک در سطح پیچ و مهره اندازه گیری می‌شود.

این عمق نفوذ به عنوان معیاری برای سختی پیچ و مهره استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از این روش سختی سنجی عبارتند از:

• دقت بالای این روش در اندازه‌گیری سختی پیچ و مهره
• قابلیت انجام سنجش بر روی پیچ و مهره‌های با اندازه‌های مختلف
• قابلیت انجام سنجش در شرایطی که دسترسی به پیچ و مهره برای سایر روش‌های سنجش سختی مشکل است

به علاوه، این روش به عنوان یکی از روش‌های معمول سختی سنجی در صنعت ماشین‌سازی و ساخت و ساز استفاده می‌شود.

سختی سنجی برنیل نام خود را از مخترع آن، یعنی ارنست برنیل (Ernst Benno Wilhelm Bernhard) دریافت کرده است.

برنیل در سال ۱۹۱۵ این روش سنجش را برای اولین بار ارائه داد و آن را برای سنجش سختی فولاد به کار گرفت.

این روش به سرعت در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفت و در طی سال‌های بعدی بهبود یافت.

در سال ۱۹۲۲، آنالیزور سختی برنیل (Bernhard hardness tester) توسط شرکت شیمیایی استاندارد آمریکا (American Society for Testing and Materials – ASTM) به بازار عرضه شد.

این دستگاه به طور مستقیم قادر به اندازه گیری سختی مواد مختلف، از جمله فلزات، پلاستیک‌ها، رزین‌ها و چوب بود.

از آن زمان به بعد، روش سختی سنجی برنیل در صنایع مختلفی، از جمله صنایع ماشین‌سازی، خودروسازی، فلزات، ساختمان و غیره به کار گرفته شده است.

در طی سال‌های اخیر، تکنولوژی‌های جدیدی برای سختی سنجی توسعه یافته‌اند، اما سختی سنجی برنیل همچنان در صنایع مختلف به عنوان یکی از روش‌های مهم سنجش سختی استفاده می‌شود.

روش سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل دارای مزایای زیادی است که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱. سادگی و قابل اجرا بودن: این روش ساده و قابل اجرا بوده و نیاز به تجهیزات پیچیده و گران قیمت ندارد.

۲. دقت بالا: دقت اندازه گیری سختی در این روش بالاست و به دلیل استفاده از تجهیزات ساده و قابل اعتماد، ممکن است خطای اندازه گیری کمتر باشد.

۳. قابلیت استفاده در شرایط مختلف: این روش قابلیت استفاده در شرایط مختلفی از جمله دما، فشار و رطوبت را دارد.

۴. کاربرد گسترده : روش سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل در بسیاری از صنایع از جمله صنایع ماشین سازی، خودروسازی، فلزات، ساختمان و غیره به کار می‌رود.

۵. سرعت بالا : این روش به سرعت و به راحتی قابل انجام است و نیاز به زمان و هزینه کمتری برای انجام آن دارید.

با توجه به مزایای فوق، روش سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل به عنوان یکی از روش‌های مهم و پرکاربرد در صنایع مختلف شناخته شده است.

معایب روش سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل عبارتند از:

۱. محدودیت در اندازه گیری :  اندازه گیری سختی با استفاده از پیچ و مهره تنها در بازه‌ای از سختی قابل انجام است و در مواردی که سختی زیادتر یا کمتر از این بازه باشد، این روش کارایی نخواهد داشت.

۲. حساسیت به شرایط جانبی : روش سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل حساس به شرایط جانبی مانند دما، رطوبت و فشار است و برای اندازه گیری دقیق سختی نیاز به کنترل دقیق این شرایط دارد.

۳. نیاز به تعویض پوینترها : پوینترهای استفاده شده در این روش برای اندازه گیری سختی ممکن است با استفاده مکرر و طولانی مدت فرسایش پیدا کنند و نیاز به تعویض داشته باشند.

۴. نیاز به آشنایی با روش :  برای انجام این روش نیاز به آشنایی با نحوه استفاده از پیچ و مهره و پوینترها دارید و برای دستیابی به نتایج دقیق، نیاز به تجربه و آموزش دارید.

در کل، با وجود معایبی که برای روش سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل وجود دارد، این روش به عنوان یکی از روش‌های پرکاربرد و مورد استفاده در صنایع مختلف شناخته شده است.

برای محاسبه سختی با استفاده از روش پیچ و مهره به روش برنیل، نکات زیر باید رعایت شود:

۱. ابتدا با استفاده از پیچ و مهره به طول d، عمق کاویچ (نشتی) را اندازه گیری کنید.

۲. برای اندازه گیری سختی، از دو پوینتر استفاده می شود. پوینترها در قسمتی از نشتی که تماس با پیچ و مهره دارند قرار می گیرند.

۳. نیرویی به پوینترها اعمال می شود که باعث فشردگی پوینترها به سطح نشتی می شود.

۴. مقدار سختی به دست آمده با توجه به اندازه‌های پوینترها و نیروی اعمال شده به آن‌ها با استفاده از یک جدول یا نمودار برنیل محاسبه می‌شود.

۵. برای دقت بیشتر در محاسبه سختی، می توان با استفاده از چندین پوینتر و نیروی مختلف، میانگین سختی را محاسبه کرد.

۶. در نهایت، برای اطمینان از صحت مقدار سختی به دست آمده، می توان با استفاده از یک پوینتر کالیبره شده با مقدار سختی معین، دستگاه را تنظیم کرد.

در هر صورت، برای محاسبه دقیق سختی با استفاده از روش پیچ و مهره به روش برنیل، تجربه و آموزش لازم است.

فرمول محاسبه سختی به روش پیچ و مهره به روش برنیل به صورت زیر است:

HB = F / (π × d² / 4)

در این فرمول، HB نشان دهنده سختی برنیل، F نیرویی است که به نمونه اعمال می شود، d طول پیچ و مهره و π ثابتی است که برابر با 3.1415… می باشد.

برای استفاده از این فرمول، باید ابتدا نیروی مورد نظر را با استفاده از دستگاه سنجش نیرو اندازه گیری کرده، سپس با استفاده از پیچ و مهره به طول d، عمق نشتی را اندازه گیری کنید. سپس با استفاده از فرمول بالا وارد کردن مقادیر F و d، سختی برنیل مورد نظر را محاسبه کنید.

بهتر است توجه داشته باشید که این فرمول فقط برای اندازه گیری سختی با استفاده از پیچ و مهره به روش برنیل استفاده می شود و برای اندازه گیری سختی به روش های دیگر باید از فرمول های مختلف استفاده کرد.

استاندارد های سختی سنجی پیچ و مهره و قطعات به روش برنیل شامل موارد زیر می باشد:

۱- استاندارد ASTM E10: استاندارد ASTM E10 برای اندازه گیری سختی با استفاده از آزمون های ویکرز-برنل به کار می رود.

۲- استاندارد ISO 6506: استاندارد ISO 6506 برای اندازه گیری سختی با استفاده از پرس برنل به کار می رود.

۳- استاندارد DIN EN ISO 6506-1: استاندارد DIN EN ISO 6506-1 نیز برای اندازه گیری سختی با استفاده از پرس برنل به کار می رود.

۴- استاندارد ASTM E18: استاندارد ASTM E18 برای اندازه گیری سختی با استفاده از آزمون های راکول-برنل به کار می رود.

این استانداردها در اندازه گیری سختی با استفاده از پیچ و مهره به روش برنیل استفاده می شوند و شرایط اندازه گیری، نوع پیچ و مهره و نوع مواد قابل اندازه گیری در هر یک از آنها مشخص شده است.