A maradó feszültség az anyagokban gyakori jelenség, amely külső erők hatása nélkül létezik az anyagon belül. Különféle gyártási folyamatok során állítható elő, mint például öntés, kovácsolás, hegesztés és megmunkálás. A Brinell keménységteszt egy széles körben használt módszer az anyagok keménységének mérésére, fontos információkkal szolgálva az anyag mechanikai tulajdonságairól. A Brinell keménységmérő beszállítójaként mind számunkra, mind ügyfeleink számára kulcsfontosságú, hogy megértsük a maradó feszültség hatását a Brinell keménységi teszt eredményére.
A maradék stressz megértése
A maradékfeszültség két fő típusra osztható: makroszkopikus maradó feszültség és mikroszkopikus maradó feszültség. A makroszkopikus maradó feszültség viszonylag nagy léptékben hat az anyagon belül, amit gyakran a gyártás során bekövetkező egyenetlen képlékeny alakváltozás okoz. Például a kovácsolás során a munkadarab külső rétege gyorsabban lehűlhet, mint a belső réteg, ami különböző mértékű zsugorodást eredményez, és így makroszkopikus maradó feszültséget generál.
A mikroszkopikus maradó feszültség viszont a szemcseszinten vagy a különböző fázisok között lép fel egy többfázisú anyagban. Ennek oka lehet a különböző kristályszerkezetek közötti rács eltérés vagy szennyeződések jelenléte. Ezek a maradó feszültségek jelentős hatással lehetnek az anyag mechanikai viselkedésére, beleértve a Brinell keménységi tesztre adott válaszát is.
A Brinell keménységi teszt
A Brinell keménységvizsgálat során kemény gömb alakú bemélyedést (általában keményfémből vagy acélból) nyomnak az anyag felületébe meghatározott terhelés mellett egy bizonyos ideig. A terhelés eltávolítása után megmérjük a bemélyedés átmérőjét. A Brinell-keménységi számot (BHN) a következő képlet segítségével számítjuk ki:
[BHN=\frac{2F}{\pi D(D - \sqrt{D^{2}-d^{2}})}]
ahol (F) az alkalmazott terhelés, (D) a behúzás átmérője, és (d) a bemélyedés átmérője.
Szállítóként számos Brinell keménységmérőt kínálunk, beleértve aBrinell keménységmérő gép,Kis terhelésű Brinell keménységmérő, ésAutomata Brinell keménységmérő. Ezeket a tesztereket úgy tervezték, hogy pontos és megbízható keménységmérést biztosítsanak különböző típusú anyagokhoz és alkalmazásokhoz.
A maradék feszültség hatása a Brinell keménységi teszt eredményére
1. Kompresszív maradványfeszültség
Ha egy anyag felületén nyomó maradó feszültség van, akkor a Brinell keménységi teszt során ellenáll a bemélyedés behatolásának. A nyomómaradék feszültség hatékonyan növeli az anyag képlékeny alakváltozással szembeni ellenállását. Ennek eredményeként a bemélyedés átmérője kisebb lesz, mint egy feszültségmentes anyagé azonos vizsgálati körülmények között. A Brinell keménységi képlet szerint a kisebb bemélyedés átmérő nagyobb Brinell keménységi számot eredményez.
Például abban az esetben, ha egy acél alkatrészt meglőttek, hogy a felületén nyomómaradék feszültség keletkezzen, a mért Brinell-keménység a hántolt területen nagyobb lesz, mint a ki nem bontott területen. Ez a keménységnövekedés félreértelmezhető az anyag térfogati keménységének tényleges javulásaként, ha nem vesszük figyelembe a maradék feszültség jelenlétét.
2. Szakító maradó feszültség
A húzó maradó feszültség ellentétes hatást fejt ki. Elősegíti a plasztikus deformációt a Brinell keménységi teszt során. Amikor a benyomót az anyagba nyomják, a már meglévő húzófeszültség egyesül a bemélyedés által keltett feszültséggel, megkönnyítve az anyag plasztikus deformálódását. Ez nagyobb bemélyedés-átmérőhöz és alacsonyabb Brinell-keménységi számhoz vezet.
Egy hegesztett szerkezetben például húzómaradék feszültség lehet jelen a hegesztési zóna közelében. Ha ezen a területen Brinell-keménységi tesztet végeznek, a mért keménység alacsonyabb lehet, mint az alapanyag tényleges ömlesztett keménysége, így hamis benyomást keltve egy lágyabb anyagról.
3. Nem egyenletes maradékfeszültség-eloszlás
Sok valós helyzetben az anyagon belüli maradékfeszültség-eloszlás nem egyenletes. Ez az egyenetlenség jelentős eltéréseket okozhat a Brinell keménységi teszt eredményeiben az anyag felületének különböző helyein.
Vegyünk egy összetett alakú kovácsolt alkatrészt. A maradék feszültség eloszlása a külső felülettől a belső tartományig és az alkatrész egyik végétől a másikig változhat. Ha több Brinell keménységi tesztet végez különböző helyeken, a mért keménységi értékek nagymértékben ingadozhatnak. Ezek az ingadozások nem feltétlenül az anyag ömlesztési tulajdonságainak változásaiból, hanem inkább a nem egyenletes maradékfeszültség-eloszlásból adódnak.
Anyagvizsgálati és minőség-ellenőrzési következmények
A maradó feszültség hatása a Brinell keménységi teszt eredményeire fontos hatással van az anyagvizsgálatra és a minőségellenőrzésre. Ha nem vesszük figyelembe a maradék feszültséget, a pontatlan keménységmérés az anyag tulajdonságainak helytelen értékeléséhez vezethet. Ez hibás anyagválasztást eredményezhet egy adott alkalmazáshoz, vagy nem megfelelő hőkezelési eljárások javasoltak.
Például a repülőgépiparban, ahol nagy pontosságú és megbízható anyagokra van szükség, a maradék feszültség miatti pontatlan keménységmérés veszélyeztetheti a repülőgép-alkatrészek biztonságát és teljesítményét. Ezért elengedhetetlen, hogy ügyfeleink tisztában legyenek a maradék feszültség lehetséges hatásával a Brinell keménységmérőink használatakor.
A maradék stressz hatásának enyhítése
A Brinell-keménységvizsgálat pontosabb eredményeinek elérése érdekében több módszer is alkalmazható a maradékfeszültség hatásának mérséklésére. Az egyik megközelítés a maradék feszültség enyhítése hőkezelési eljárásokkal, például izzítással. Az izzítás lehetővé teszi, hogy az anyag stabilabb állapotba kerüljön a belső feszültségszintek csökkentésével.
Egy másik módszer az, hogy több vizsgálatot végeznek az anyag felületének különböző helyein, majd statisztikailag elemzik az adatokat. Több mérés átlagával minimalizálható a helyi maradófeszültség-változások hatása. Ezenkívül roncsolásmentes vizsgálati technikák, például röntgendiffrakció használhatók a maradék feszültségeloszlás mérésére a Brinell keménységi teszt elvégzése előtt. Ez az információ ezután felhasználható a keménységmérés korrigálására.
Következtetés
A Brinell keménységmérő beszállítójaként megértjük a pontos és megbízható keménységmérési megoldások fontosságát. A maradó feszültség hatása a Brinell keménységi teszt eredményeire összetett, de jelentős tényező, amelyet figyelembe kell venni az anyagvizsgálat és a minőségellenőrzés során. A nyomómaradék feszültség növelheti a mért keménységet, míg a húzómaradék feszültség csökkentheti, a nem egyenletes feszültségeloszlás pedig ingadozást okozhat a vizsgálati eredményekben.
Ezeknek a hatásoknak a tudatában ügyfeleink megfelelő intézkedéseket tehetnek a maradék feszültség hatásának mérséklésére és pontosabb keménységmérésekre. Arra biztatjuk ügyfeleinket, hogy vegye fel velünk a kapcsolatot, ha további információra van szüksége a használatárólBrinell keménységmérő gép,Kis terhelésű Brinell keménységmérő, ésAutomata Brinell keménységmérőhatékonyan maradó feszültség jelenlétében. Ha bármilyen kérdése van, vagy szeretné megvásárolni termékeinket anyagvizsgálati igényeihez, kérjük, forduljon hozzánk további megbeszélések és tárgyalások céljából.
Hivatkozások
- ASTM E10 - 18, Standard vizsgálati módszer a fémes anyagok Brinell-keménységére.
- ASM kézikönyv 8. kötet: Mechanikai tesztelés és értékelés.
- Macherauch, E. Maradék stresszelemzés röntgendiffrakciós módszerrel. Springer, 1976.