سختی راکول

سختی راکول

تست سختی راکول (Rockwell Hardness) متداول ترین آزمون سختی در آمریکا است. دلیل پذیرش عمومی این آزمایش، سرعت آن، عدم امکان بروز خطا از طرف شخص، قابلیت تشخیص تغییرات کوچک سختی در فولاد سخت شده و کوچک بودن اندازه فرورفتگی است. بنابراین قطعات عملیات حرارتی شده، می توانند بدون صدمه دیدن آزمایش شوند. در این آزمایش عمق فرورفتگی تحت بار ثابت، به عنوان مقیاسی برای سختی استفاده می شود. ابتدا یک بار فرعی به اندازه 10 کیلوگرم وارد می شود. این بار نیاز به آماده کردن سطح را به حداقل رسانده و تمایل به ایجاد فرورفتگی، به طور خودکار بر حسب اعداد سختی قراردادی بر یک سنجه صفحه ای مدرج ثبت می شود.

صفحه مدرج، شامل 100 بخش و هر بخش نشان دهنده 0.0002 سانتی متر یا 0.00008 اینچ است. صفحه مدرج به گونه ای است که میزان سختی زیاد، که با میزان نفوذ کم متناظر است، به عدد سختی بزرگی منجر شود. این عدد با اعداد سختی دیگر (برینل و ویکرز) مطابق است، ولی بر خلاف اعداد سختی برینل و ویکرز که واحد کیلوگرم بر سانتی متر مربع دارند، اعداد سختی راکول کاملا اختیاری هستند.

انواع روش های آزمون راکول

در آزمون راکول، برای سنجش سختی مواد مختلف از بارها و سنبه‏ های متفاوتی استفاده می شود. به طور کلی مخروط {{الماس}}ی 120 درجه ای که راس آن کمی گرد است، به نام سنبه بریل و گلوله های فولادی به قطرهای 0.15 و cm 0.32 (یک شانزدهم و یک هشتم اینچ) به عنوان سنبه به کار می روند. بارهای اصلی که به کار می روند 60، 100، 150 کیلوگرم هستند.

چون سختی راکول به بار و سنبه بستگی دارد، تعیین ترکیب بار و سنبه مورد استفاده ضروری است. این عمل، با حرفی که ترکیب خاص بار و سنبه را نشان می دهد (مقیاس)، انجام می شود. عدد سختی راکول بدون حرف پیشوند، بی معنی است. فولاد سخت شده در مقیاس C با سنبه الماسی و بار اصلی کیلوگرم 150، آزمایش می شود. دامنه مفید این مقیاس از حدود 20RC تا 70RC است. مواد نرمتر معمولا در مقیاس B با گلوله فولادی به قطر 0.15 سانتی متر یا یک شانزدهم اینچ و بار اصلی kg 100 اندازه گیری می شوند. دامنه این مقیاس از 0RB  تا 100RB است. مقیاس A (فرورونده الماسی، بار اصلی کیلوگرم 60) گسترده ترین مقیاس سختی راکول است و برای موادی از برنج آنیل شده تا کاربیدهای سمانته شده به کار می رود. برای مقاصد ویژه مقیاس های دیگری نیز وجود دارد. در جدول زیر به بعضی از این مقیاس ها اشاره شده است:

نحوه انجام آزمون راکول

هنگامی که یک فرورونده تحت تاثیر نیرو به درون یک ماده فشرده می شود، هر دو نوع کرنش الاستیک و پلاستیک در این ماده به وجود می آید. ولی، سختی، مقاومت ماده در برابر تغییر شکل پلاستیک است. بنابراین، باید نیروی فرو رونده قبل از خواندن سختی حذف شود. البته برای اطمینان از این که اندازه خوان عدد درست سختی را نشان می دهد، هنگام خواندن، یک نیروی مختصر روی فرو رونده اعمال می شود تا مطمئن شویم که فرو رونده در تماس کامل با کف فرورفتگی قرار دارد. این امر در سختی راکول از طریق اعمال یک نیروی جزئی (کم) و یک نیروی کلی (زیاد) حاصل می شود. روش استفاده از این دو نیرو به شکل زیر است:

1- نمونه آزمایش در تماس با فرورونده قرار گرفته و آنقدر به سمت فرورونده حرکت داده شود تا عقربه کوچک صفحه نمایش به محل از پیش تعیین شده روی صفحه برسد. با این عمل فرو رونده روی یک فنر فشرده می شود تا نیروی وارد شده از فنر، روی ماده از طریق فرورونده به 10 کیلوگرم برسد.

2- صفحه نمایش روی مرجع درست (صفر برای فرورونده الماسی و 30 برای فرورونده کروی) قرار گیرد.

3- نیروی کلی 50، 90 یا 140 کیلوگرم اعمال شود تا برحسب مقیاس مورد نظر نیروی اصلی 60، 100 یا 150 کیلوگرم وارد شود.

4- نیروی کلی به مدت 4 تا 7 ثانیه نگاه داشته شود.

5- ضمن نگه داشتن نیروی جزئی روی نمونه نیروی کلی برداشته شود.

6- عدد سختی از روی صفحه نمایش خوانده می شود.

بیشترین درجه اطمینان به نتایج آزمون راکول هنگامی است که عدد سختی بین 20 و 70 باشد. اگر نمونه بیش از اندازه نازک باشد، نتیجه، بیانگر خاصیت واقعی ماده نخواهد بود. حد ضخامت نمونه های آزمایش سختی راکول در مقیاس های مختلف در استاندارد انگلیسی 891 بدست آمده است.

مقیاس های مختلف راکول با همدیگر همپوشانی دارند و نکته مهم این است که ترکیب مناسب فرورونده و نیروی فشار برای ماده مورد نظر انتخاب شود. عمق حفره نباید از 100 درجه صفحه نمایش تجاوز کند. نکته بسیار مهم دیگر این است که هنگام گزارش عدد سختی راکول حتما مقیاس مربوطه همراه با عدد ذکر شود، در غیر این صورت عدد سختی فاقد معنی خواهد بود.

نکات مهم آزمون راکول

آزمایش سختی راکول یک آزمایش بسیار مفید و قابل تکرار است، به شرطی که اقدامات ساده ای طی آن رعایت شود. بیشتر نکاتی که در زیر ذکر می شوند باید در مورد سایر آزمایش های سختی هم رعایت شوند:

1- سنبه و قسمت نگهدارنده قطعه باید تمیز بوده و به طور مناسب قرار گیرند.

2- سطح آزمایش باید تمیز، خشک صاف و بدون زنگ باشد. معمولا برای آزمایش راکول، سطحی که سنگ زیر خورده شده باشد کافی است.

3- سطح باید صاف و عمود بر سنبه باشد.

4- آزمایش سطوح استوانه ای سختی را کمتر از سختی واقعی نشان داده و میزان خطا به شعاع انحنا، بار، سنبه، و سختی ماده بستگی دارد. از این رو تصحیح های نظری و تجربی خاصی انجام گرفته است.

5- ضخامت نمونه باید طوری باشد که در سمت مخالف قطعه علامت یا برآمدگی ایجاد نشود. توصیه می شود که ضخامت حداقل 10 برابر عمق فرورفتگی باشد. آزمایش ها فقط باید بر یک سوی ماده انجام شوند.

6- فاصله بین فرورفتگی ها باید 3 تا 5 برابر قطر فرورفتگی باشد.

7- سرعت وارد شدن بار باید استاندارد باشد. این عمل با قرار دادن کمک فنر بر دستگاه آزمایش راکول انجام می شود. سرعت وارد کردن بار باید به دقت کنترل شود، چون تغییرات سختی در فلزات خیلی نرم زیاد است. برای چنین موادی دسته دستگاه آزمایش راکول باید به محض وارد کردن کامل بار اصلی به عقب برگردانیده شود.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

 جورج دیتر ، متالورژی مکانیکی ، ترجمه شهره شهیدی ، مرکز نشر دانشگاهی.

ورنون جان ، آزمون مواد ، ترجمه علی حائریان و محسن کهرم، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.

آ. نایار، راهنمای تست مواد مکانیکی و متالورژیکی، ترجمه ی امیر خاکزاد، نشر طراح.

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است