Welcom To Blog hotan

Chủ Nhật, 13 tháng 11, 2011

Phương Pháp Đo Độ Cứng BRINELL



1/ Giới Thiệu: 
Đây là phương pháp kiểm tra độ cứng lâu đời nhất được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật cơ khí ngày nay. Được phát minh bởi kỹ sư người Thụy Điển tên là Johan August Brinell vào tháng 8 năm 1900. Phương pháp này được sử dụng rộng rải và tiêu chuẩn hóa về kiểm tra độ cứng trong kỹ thuật và luyện kim.
2/ Phương Pháp Thử:
  • Mũi thử trong phương pháp đo này là bi thép có đường kính 10mm với lực ấn 3000kg ấn lõm vào bề mặt kim loại. Đối với các kim loại mềm, lực ấn sẽ được giảm xuống 500kg, và đối với các kim loại cực cứng, sẽ sử dụng đến bi thử Cardbide Tungsten để giám thiếu biến dạng đầu thử.
  • Độ cứng Brinell được xác định bằng cách nhấn một khối cầu bằng thép cứng hoặc cacbit có đường kính D xác định dưới một tải trọng P cho trước, trong khoảng thời gian nhất định, bi thép sẽ lún sâu vào mẫu thử.
  • Trong phương pháp này, trị số độ cứng gọi là HB đươc xác định bằng áp lực trung bình, biểu thị bằng Newton trên 1 mm2 diện tích mặt cầu do vết lõm để lại, độ cứng được tính theo công thức:
Phương Pháp Đo BRINELL
                                       
Trong đó :
            F – áp lực ấn vuông góc với mặt mẫu thử và được qui định theo tiêu chuẩn 
                     D – đường kính bi đo (mm)
                     Di - đường kính vết lõm (mm)
  
* Như vậy: Người ta đo đường kính vết lõm bằng những dụng cụ chuyên dùng, với đường kính viên bi và áp lực ấn xuống cho trước mà ta biết được độ cứng HB.
  • Hiện nay còn dùng đơn vị đo là Mpa với giá trị 1Mpa = 0,10196 KG/mm2 
  • Nếu dùng máy hiển thị số thì kết quả cho ngay trên màn hình. Đường kính viên bi phụ thuộc vào chiều dày vật đo. Vật đo càng mỏng thì đường kính viên bi càng nhỏ. Đường kính bi đo được tiêu chuẩn hóa, theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) : 10mm; 5mm; 2,5mm; và 1mm. Tải trọng P cũng có một số xác định.
  • Tải trọng đo phụ thuộc vào vật liệu đo, nó tỉ lệ thuận với tỷ số F/D2. Thực tế được quy định như sau :
          + Thép vá Gang : 30
          + Hợp kim đồng : 10
          + Hợp kim ổ trượt : 2,5
          + Thiết, chì và hợp kim : 1
  • Tuy nhiên, muốn kết quả đo được chính xác hơn ta nên chọn tải trọng sao cho đường kính vết lõm Di tạo nên nằm trong khoảng (0,2 - 0,6)D
  • Thời gian tác dụng tải trọng cũng ảnh hưởng đến kết quả đo nên cũng chọn cho phù hợp. Thời gian này phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đo. Thời gian cài đặt tải càng tăng nếu nhiệt độ chảy của vật liệu càng thấp. Thông thường có thể chọn như sau :
          + Với kim loại đen và hợp kim đen :
              HB = 140 ÷ 450 chọn 10s
              HB < 140 chọn 30s
          + Với kim loại màu và hợp kim màu :
              HB = 31,8 ÷ 130 chọn 30s
              HB = 8 ÷ 35 chọn 60s
  •      Sau khi đo kết quả đo được ghi lại như sau :
       + Nếu đo độ cứng ở điều kiện tiêu chuẩn ( F = 3000kG, D = 10mm, thời gian đặt tải 30s) thì ghi đơn giản bởi HB và số đo. VD : HB350
       + Nếu đo ở các điều kiện khác thì phải ghi đầy đủ các thông số của phép đo. 
VD : HB10/750/30150 có nghĩa là mẫu đo có độ cứng Brinell là 150 được đo với bi đường kính 10mm, tải trọng là 750kG và thời gian đặt tải là 30s.  
  • Từ độ cứng Brinell có thể suy ra giới hạn bền kéo của vật liệu như sau :
  • Phương pháp này chỉ dùng khi độ cứng vật liệu dưới 450HB, với vật liệu cứng hơn sai số sẽ lớn hơn. So với các phương pháp thử độ cứng khác, bi thử Brinell tạo ra vết lõm sâu và rộng nhất, do đó phép thử sẽ bình quân được độ cứng trên một phạm vi rộng hơn của vật đo. Đây là phương pháp tối ưu để đo độ cứng khối hoặc hoặc độ cứng tổng thể của một loại vật liệu, đặc biệt là vật liệu có cấu trúc không đồng đều. Các vết xước và độ nhám bề mặt hầu như không ảnh hưởng tới phép thử Brinell. Tuy nhiên phương pháp thử này không phù hợp với đo các vật thể nhỏ.
  • Sau đây là bảng tra để xác định đường kính bi và tải trọng đặt vào



Vật Liệu

Phạm vi độ cứng
Theo Brinell

Chiều dày bé nhất
của mẫu thử (mm)
Quan hệ giữa
tải trọng và đừờng kính bi
Đường kính bi (mm)
Tải trọng (kG)
Thời gian chịu tải
(s)
Kim loại đen
140-150
Từ 6 đến 3
Từ 4 đến 2
Nhỏ hơn 2
F = 30 ­D 2
10,0
5,0
2,5
3000
750
187,5

10

< 140
Lớn hơn 6
Từ 6 đến 3
Nhỏ hơn 3
F = 10 ­D 2
10,0
5,0
2,5
1000
250
62.5
10
Kim loại màu
> 130
Lớn hơn 6
Từ 4 đến 2
Nhỏ hơn 2
F = 30 ­D 2
10,0
5,0
2,5
3000
750
187.6
30
25 – 130
Lớn hơn 6
Từ 6 đến 3
Nhỏ hơn 3
F = 10 ­D 2
10,0
5,0
2,5
1000
250
62.5
30
8-35
Lớn hơn 6
Từ 6 đến 3
Nhỏ hơn 3
F = 2.5 ­D 2
10,0
5,0
2,5
250
62.5
15.6
60



3/. Ưu Nhược Điểm:
a/Ưu điểm:
  • Thử đơn giản,nhanh chóng.
  • Vết lõm khi thử nhỏ, vì vậy không làm hư hỏng chi tiết sau khi thử.
  • Giá thành mũi thử tương đối rẻ 
b/Nhược điểm: Do mũi thử bằng bi, nên chỉ dùng khi độ cứng vật liệu dưới 450HB, vật liệu cứng hơn thì sai số đo sẽ lớn.

Máy đo độ cứng BRINELL
  •    Máy được dùng trong sản xuất. đo tự động, nhanh, chính xác.
  • ·  Tải trọng tùy chọn
  • ·  Chu kỳ kiểm tra tự động trong 6s, cho phép đo mức cao lên đến 450 mẫu 1 giờ
  • ·  Giá trị độ cứng tự động cập nhật thông qua độ sâu của phần lõm vào
























                                         
Nguồn: Tổng hợp;  www.calce.umd.edu www.gordonengland.co.uk









8 nhận xét:

  1. Các bạn có thể giới thiệu cho tôi biết về mối tương quan giữa các thang đo độ cứng: HRA, HRB, HRC, HV, HB,...bằng công thức tính chuyển đổi qua lại.

    Trả lờiXóa
  2. Cảm ơn bạn đã xem và có câu hỏi rất hay, Mình cũng đã tìm hiểu, vì mỗi phương pháp là một người phát minh ra nên không có ai chịu tổng hợp lại để tìm ra qui luật chung về mối tương quan.
    Nhưng tôi đã sưu tầm và tổng hợp các bảng thể hiện mối tương quan với nhau ở bài sau, mời các bạn xem.

    Trả lờiXóa
  3. Bạn Tấn cho tôi hỏi:
    Đối với các trục cao su mà nhiệt luyện 02 đầu cốt, người ta có dùng phương pháp đo độ cứng BRINELL này để xác định độ cứng sau khi nhiệt luyên không? Hay là dùng phương pháp khác?
    Rất mong nhận được sự giải đáp từ bạn.

    Trả lờiXóa
  4. ký hiệu HBn là gì bạn biết không?là đơn vị độ cứng Brinell?
    Vậy đơn vị độ cứng Brinell là HB hay BHN

    Trả lờiXóa
  5. Chào bạn,
    Cảm ơn vì câu hỏi, theo như mình được biết ký hiệu đơn vị độ cứng Brinell dùng cả hai ký hiệu trên: HB và BHN.
    Nếu bạn có tài liệu nói rõ hơn về vấn đề này cho mình tham khảo.

    Trả lờiXóa
  6. Bạn ơi cho mình hỏi về việc quy đổi các thang đo độ cứng 1 chút. Mình có 1 vật liệu polyme ghi độ cứng : Rockwell R = 112-120
    Theo mình tìm hiểu thì đây là thang độ cứng Shore dành cho vệt liệu đàn hồi,không có thứ nguyên.
    Mình muốn quy đổi ra độ cứng Rockwell, cụ thể là HRC thì phải làm thế nào, và giá trị sẽ là bao nhiêu?
    Vì mình muốn biết vật liệu đó cứng tương đương với kim loại nào, hoặc là tương đương với 1 vật liệu phổ biến nào khác cho dễ hình dung.
    Cảm ơn bạn nhé.

    Trả lờiXóa
  7. Mpa mà đổi qua HB thì sao nhỉ ?
    Tìm trên mạng không có.

    Trả lờiXóa
  8. bài viết hay lắm ạ, hiện bên mình đang phân phối máy đo độ cứng kim loại | máy đo độ cứng giá rẻ hàng chính hãng, giao hàng miễn phí, bảo hành tận nơi. liên hệ 093196898 để tham khảo giá nhé

    Trả lờiXóa