ለብረት ሶስት ጠንካራነት ደረጃዎች

የብረት ቁሳቁስ በጠንካራ ነገሮች የገጽታውን ዘልቆ መግባትን የመቋቋም ችሎታው ጥንካሬ ይባላል። በተለያዩ የሙከራ ዘዴዎች እና የአተገባበር ወሰን መሠረት ጥንካሬው በብሪኔል ጥንካሬ፣ በሮክዌል ጥንካሬ፣ በቪከርስ ጥንካሬ፣ በሾር ጥንካሬ፣ በማይክሮ ጠንካራነት እና በከፍተኛ የሙቀት መጠን ጥንካሬ ሊከፈል ይችላል። ለቧንቧዎች በተለምዶ ጥቅም ላይ የሚውሉ ሶስት ጠንካራነቶች አሉ፡ ብሪኔል፣ ሮክዌል እና ቪከርስ ጥንካሬ።

ሀ. የብሪኔል ጥንካሬ (HB)

የተወሰነ ዲያሜትር ያለው የብረት ኳስ ወይም የካርቦይድ ኳስ በመጠቀም በተጠቀሰው የሙከራ ኃይል (F) ወደ ናሙናው ወለል ይጫኑ። ከተጠቀሰው የመያዣ ጊዜ በኋላ የሙከራ ኃይሉን ያስወግዱ እና በናሙናው ወለል ላይ ያለውን የመግቢያ ዲያሜትር (L) ይለኩ። የብሪኔል ጥንካሬ እሴት የሙከራ ኃይሉን በተሰነጠቀው ሉል ወለል ስፋት በመከፋፈል የሚገኘው እሴት ነው። በኤችቢኤስ (ብረት ኳስ) ውስጥ የተገለጸው አሃዱ N/mm2 (MPa) ነው።

የስሌት ፎርሙላው፡
በቀመር ውስጥ፡ F - በብረት ናሙናው ወለል ላይ የተጨመቀው የሙከራ ኃይል፣ N;
ዲ - ለሙከራ የብረት ኳስ ዲያሜትር፣ ሚሜ;
d - አማካይ የገባ ዲያሜትር፣ ሚሜ።
የብሪኔል ጥንካሬ መለኪያ የበለጠ ትክክለኛ እና አስተማማኝ ነው፣ ነገር ግን በአጠቃላይ HBS ከ450N/mm2 (MPa) በታች ለሆኑ የብረት ቁሳቁሶች ብቻ ተስማሚ ነው፣ እና ለጠንካራ ብረት ወይም ለቀጭን ሳህኖች ተስማሚ አይደለም። ከብረት ቱቦ ደረጃዎች መካከል የብሪኔል ጥንካሬ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውለው ነው። የመግቢያ ዲያሜትር d ብዙውን ጊዜ የቁሳቁሱን ጥንካሬ ለመግለጽ ጥቅም ላይ ይውላል፣ ይህም በቀላሉ የሚታወቅ እና ምቹ ነው።
ምሳሌ፡ 120HBS10/1000130፡ ይህ ማለት ለ30 ሰከንድ (ሰከንዶች) በ10 ሚሜ ዲያሜትር ባለው የብረት ኳስ በ1000 ኪ.ግ.ፍ (9.807 ኪ.ግ.) የሙከራ ኃይል የሚለካው የብሪኔል ጥንካሬ እሴት 120N/mm2 (MPa) ነው ማለት ነው።

ቢ. የሮክዌል ጥንካሬ (HR)

የሮክዌል ጠንካራነት ፈተና፣ ልክ እንደ ብሪኔል ጠንካራነት ፈተና፣ የመግቢያ ሙከራ ዘዴ ነው። ልዩነቱ የመግቢያውን ጥልቀት የሚለካ መሆኑ ነው። ማለትም፣ በመጀመሪያው የሙከራ ኃይል (Fo) እና በአጠቃላይ የሙከራ ኃይል (F) ተከታታይ እርምጃ ስር፣ የብረት ወፍጮው ኢንደተር (ኮን ወይም የብረት ኳስ) ወደ ናሙናው ወለል ላይ ይጫናል። ከተጠቀሰው የመያዣ ጊዜ በኋላ፣ ዋናው ኃይል ይወገዳል። የሙከራ ኃይል፣ የተለካውን የተረፈ የመግቢያ ጥልቀት ጭማሪ (e) በመጠቀም የጠንካራነቱን እሴት ያሰሉ። እሴቱ በHR ምልክት የተወከለ ስም-አልባ ቁጥር ሲሆን ጥቅም ላይ የዋሉት ሚዛኖች A፣ B፣ C፣ D፣ E፣ F፣ G፣ H እና K ን ጨምሮ 9 ሚዛኖችን ያካትታሉ። ከእነዚህም መካከል፣ ለብረት ጥንካሬ ሙከራ በተለምዶ ጥቅም ላይ የሚውሉት ሚዛኖች በአጠቃላይ A፣ B እና C ናቸው፣ እነሱም HRA፣ HRB እና HRC ናቸው።

የጠንካራነት እሴቱ የሚሰላው የሚከተለውን ቀመር በመጠቀም ነው፡
በኤ እና ሲ ሚዛኖች ሲፈተኑ፣ HR=100-e
በቢ ልኬት ሲሞከር፣ HR=130-e
በቀመር ውስጥ፣ e - የቀረው የመግቢያ ጥልቀት ጭማሪ የሚገለጸው በተጠቀሰው 0.002ሚሜ አሃድ ውስጥ ነው፣ ማለትም የኢንደተሩ አክሲያል መፈናቀል አንድ አሃድ (0.002ሚሜ) ሲሆን፣ በአንድ ቁጥር በሮክዌል ጥንካሬ ላይ ካለው ለውጥ ጋር እኩል ነው። የኢ እሴቱ በጨመረ ቁጥር የብረቱ ጥንካሬ ይቀንሳል፣ እና በተቃራኒው።
ከላይ የተጠቀሱት ሶስት ሚዛኖች ተግባራዊ የሚሆነው ወሰን እንደሚከተለው ነው፡
HRA (የዳይመንድ ኮን ኢንደርተር) 20-88
ኤችአርሲ (የዳይመንድ ኮን ኢንደርተር) 20-70
HRB (ዲያሜትር 1.588ሚሜ የብረት ኳስ ኢንደር) 20-100
የሮክዌል ጠንካራነት ፈተና በአሁኑ ጊዜ በስፋት ጥቅም ላይ የዋለ ዘዴ ሲሆን ከእነዚህም ውስጥ HRC ከብሪኔል ጠንካራነት HB ቀጥሎ በብረት ቱቦ ደረጃዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። የሮክዌል ጥንካሬ ከእጅግ በጣም ለስላሳ እስከ እጅግ በጣም ጠንካራ የሆኑ የብረት ቁሳቁሶችን ለመለካት ሊያገለግል ይችላል። የብሪኔል ዘዴን ጉድለቶች ይካሳል። ከብሪኔል ዘዴ የበለጠ ቀላል ነው እና የጠንካራነት ዋጋው በቀጥታ ከጠንካራነት ማሽኑ መደወያ ሊነበብ ይችላል። ሆኖም፣ በትንሽ ገብነቱ ምክንያት የጠንካራነት ዋጋው እንደ ብሪኔል ዘዴ ትክክለኛ አይደለም።

ሐ. የቪከርስ ጥንካሬ (HV)

የቪከርስ ጠንካራነት ፈተናም የመግቢያ ሙከራ ዘዴ ነው። በተቃራኒ ቦታዎች መካከል 1360 የሆነ አንግል ያለው አራት ማዕዘን ያለው ፒራሚዳል አልማዝ ኢንደተር በተመረጠው የሙከራ ኃይል (F) ወደ የሙከራው ወለል ይጫናል፣ እና ከተጠቀሰው የመያዣ ጊዜ በኋላ ያስወግደዋል። የግፊት፣ የመግቢያውን ሁለት ዲያጎኖች ርዝመት ይለኩ።

የቪከርስ ጠንካራነት እሴት የሙከራ ኃይል መጠን በመግቢያው ወለል ስፋት የተከፈለ ነው። የስሌት ፎርሙላው፡
በቀመር ውስጥ፡ የHV–Vickers ጠንካራነት ምልክት፣ N/mm2 (MPa)፤
ኤፍ–የሙከራ ኃይል፣ ኤን፤
d–የሁለቱ የገቡት ዲያጎኖች የሂሳብ አማካኝ፣ ሚሜ።
በቪከርስ ጥንካሬ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የፍተሻ ኃይል F 5 (49.03)፣ 10 (98.07)፣ 20 (196.1)፣ 30 (294.2)፣ 50 (490.3)፣ 100 (980.7) Kgf (N) እና ሌሎች ስድስት ደረጃዎች ናቸው። የጥንካሬው እሴት ሊለካ ይችላል። ክልሉ 5~1000HV ነው።
የአገላለጽ ዘዴ ምሳሌ፡ 640HV30/20 ማለት ለ20S (ሰከንዶች) በ30Hgf (294.2N) የሙከራ ኃይል የሚለካው የቪከርስ ጥንካሬ እሴት 640N/mm2 (MPa) ነው ማለት ነው።
የቪከርስ ጠንካራነት ዘዴ በጣም ቀጭን የብረት ቁሳቁሶችን እና የገጽታ ንብርብሮችን ጥንካሬ ለመወሰን ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። የብሪኔል እና የሮክዌል ዘዴዎች ዋና ዋና ጥቅሞች አሉት እና መሰረታዊ ድክመቶቻቸውን ያሸንፋል፣ ነገር ግን እንደ ሮክዌል ዘዴ ቀላል አይደለም። የቪከርስ ዘዴ በብረት ቱቦ ደረጃዎች ውስጥ እምብዛም ጥቅም ላይ አይውልም።