Phép kiểm tra độ cứng Brinell (HB)

06/01/2017 16:04:48

Phép kiểm tra độ cứng BRINELL (HB) Brinell là phương pháp kiểm tra độ cứng lâu đời nhất, được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật cơ khí ngày nay. Phươn

Phép kiểm tra độ cứng BRINELL (HB)

Brinell là phương pháp kiểm tra độ cứng lâu đời nhất, được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật cơ khí ngày nay. Phương pháp đo độ cứng này được phát minh bởi kỹ sư người Thụy Điển tên là Johan August Brinell vào tháng 8 năm 1900. Phương pháp đo độ cứng Brinell được sử dụng rộng rãi và tiêu chuẩn hóa về kiểm tra độ cứng kim loại trong kỹ thuật luyện kim. Ngày nay người ta kiểm tra độ cứng vật liệu bằng cách sử dụng các dòng máy đo độ cứng Brinell hiện đại

Ứng dụng phương pháp đo độ cứng Brinell

- Dùng đo độ cứng các chi tiết lớn, độ chính xác không quá cao như vật đúc, rèn

- Không dùng cho các vật liệu quá cứng, các tấm vật liệu mỏng, các bề mặt cong

Vết đo Brinell

Nguyên lý đo độ cứng Brinell

- Vết đo được tạo ra từ phương pháp đo này là mũi đo hình viên bi (bi thép) có đường kính D=10mm với lực tác dụng (L) lên đến 3000kg, ấn lõm vào bề mặt của vật liệu kim loại cần đo. Đối với các vật liệu kim loại mềm như Nhôm, Đồng, Chì... lực tác dụng sẽ được giảm xuống 500kg. Và đối với các loại vật liệu kim loại cực cứng hoặc kim loại đã qua quá trình nhiệt luyện, sẽ sử dụng đến bi thử vật liệu Cardbide Tungsten (độ cứng cao) để giảm thiểu biến dạng đầu thử.
- Sau khi tác dụng lực lên bi thép vào bề mặt kim loại, trên bề mặt kim loại sẽ xuất hiện vết lõm, ta sử dụng hệ thống quang học (trong bộ phụ kiện máy đo độ cứng Brinell) để đo đường kính vết lõm (d)
- Lúc này ta có đường kính vết lõm là d, đường kính viên bi là D và lực tác dụng L, ta sử dụng công thức bên dưới (phần Quy trình đo độ cứng bằng phương pháp Brinell) để xác định độ cứng Brinell cho vật liệu.

- Đường kính mũi đo viên bi (bi thép) phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo. Mẫu đo càng mỏng thì đường kính viên bi càng nhỏ. Đường kính mũi đo viên bi được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn quốc tế là 10mm, 5mm, 2.5mm và 1mm.

- Tải trọng đo trong phương pháp đo độ cứng Brinell cũng phụ thuộc vào vật liệu đo, nó tỷ lệ thuận với tỷ số L/D² được quy định như sau:

+ Thép và 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 tỷ lệ giữa đường kính vết lõm d và đường kính viên bi D nằm trong khoảng (0.2 - 0.6)

- Hiện nay máy đo độ cứng Brinell được sử dụng phổ biến ở các nước trên thế giới và Việt Nam. Các dòng máy đo độ cứng này sử dụng công nghệ hiện đại cho kết quả đo hiển thị ngay trên màn hình Flat Weight Bench Reviews.

- Thời gian đặt tải cũng ảnh hưởng lớn đến kết quả đo nên ta cũng chọn thời gian đặt tải cho phù hợp. Thời gian đặt tải phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu đo. Trên máy đo độ cứng Brinell ta tuân thủ theo 2 nguyên tắc sau:

+ Tải phải được đặt chậm và có kiểm soát
+ Thời gian đặt tải thông thường khoảng 10-30 giây cho phép biến dạng đàn hồi

Quy trình đo độ cứng bằng phương pháp Brinell

Tuỳ theo chất liệu của vật cần đo độ cứng mà lực tác động và chất liệu cũng như kích thước của công cụ đo cũng khác nhau.

Các thang đo Brinell với hệ số L/D² khác nhau

Đường kính bi (mm)	Tải trọng (Kp)
10	3000	1000	5000	250
5	750	250	125	62.5
2.5	187.5	62.5	31.2	15.6
RATIO	HB30	HB10	HB5	HB2.5

Bảng độ cứng tiêu chuẩn của một số chất liệu, vật liệu

Chất liệu, vật liệu	Độ cứng
Gỗ mềm (ví dụ: gỗ thông)	1.6 HBS 10/100
Gỗ cứng (ví dụ: gỗ dẻ gai)	2.6–7.0 HBS 1.6 10/100
Chì	5.0 HB (chì tinh khiết; chì hợp kim thường có độ cứng dao động từ 5,0 HB - 22,0 HB)
Nhôm nguyên chất	15 HB
Đồng	35 HB
Thép carbon thấp	120 HB
Thép không rỉ	200 HB^[4]
Thủy tinh	1550 HB
Thép công cụ	600–900 HB (HBW 10/3000)
Rhenium diboride	4600 HB