آنالیز سختی‌سنجی مواد ابزار مهمی است که در بسیاری از صنایع، از جمله صنایع مهندسی مواد، مهم می باشد. این آنالیزها به ارزیابی ویژگی‌های مکانیکی و سختی مواد کمک می‌کنند و برای تولیدکنندگان و تحقیقاتی‌ها ، اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی مشخصه‌های سختی، مقاومت و خواص مکانیکی مواد فراهم می‌کنند.
آنالیزهای سختی سنجی مواد مجموعه‌ای از روش‌ها برای اندازه‌گیری سختی مواد هستند. این روش‌ها در صنایع مختلف از جمله متالورژی، سرامیک، پلیمر و کامپوزیت کاربرد دارند. در این مقاله نگین طب به معرفی آنالیزهای سختی سنجی مواد و شناخت انواع آنالیز ها خواهیم پرداخت .
سختی چیست ؟
سختی یکی از خواص مکانیکی مهم مواد است که به مقاومت آن در برابر تغییر شکل پلاستیک اشاره دارد. به عبارت دیگر، سختی نشان می‌دهد که یک ماده تا چه حد در برابر فرو رفتن یا خراشیده شدن توسط جسمی دیگر مقاومت می‌کند.
آنالیز سختی چیست ؟
آنالیز سختی یک فرآیند است که در آن میزان مقاومت یا سختی مواد مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این فرآیند، نمونه‌های مختلف از مواد موردنظر به آزمون تحت فشار یا فشار و سایر شرایط خاص قرار می‌گیرند و سپس واکنش آن‌ها بررسی می‌شود. این واکنش معمولاً در قالب اثرات موردنظری مانند عمق نفوذ یا اثرات جانبی دیگری که به تغییرات سطحی مرتبط هستند، اندازه‌گیری می‌شود. امروزه برای آنالیز سختی یک ماده بیشتر عملیات سختی سنجی از طریق فرو کردن جسم نوک تیز به درون ماده انجام می پذیرد و هرچقدر که ماده مقاومت بیشتری از خود نشان دهد، سخت تر خواهد بود.
نکته ای که برای عملیات سختی سنجی باید مورد توجه قرار گیرد این است که جسم نوک تیزی که برای فرو کردن به داخل ماده استفاده می شود بهتر است ماده ای سخت تر از آن جسمی باشد که سختی آن اندازه گرفته می شود.
اطلاعات به دست آمده از آنالیز سختی، برای ارزیابی خواص مکانیکی و کیفیت مواد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انواع روش‌های سختی سنجی
همانطور که احتمالا می دانید راه های متفاوتی برای انالیز سختی مواد وجود دارد . در ادامه به معرفی انواع روش های سختی سنجی می پردازیم .
روش برینل: در این روش، یک فرورفتگی با استفاده از یک ساچمه فلزی سخت (معمولاً از جنس کاربید تنگستن) روی سطح نمونه ایجاد می‌شود. سختی با اندازه‌گیری قطر فرورفتگی محاسبه می‌شود.
روش راکول: در این روش، یک فرورفتگی با استفاده از یک الماس یا ساچمه فلزی سخت روی سطح نمونه ایجاد می‌شود. سختی با اندازه‌گیری عمق فرورفتگی محاسبه می‌شود.
روش ویکرز: در این روش، یک فرورفتگی با استفاده از یک هرم الماس با قاعده مربعی روی سطح نمونه ایجاد می‌شود. سختی با اندازه‌گیری قطرهای فرورفتگی محاسبه می‌شود.
روش شوپارد: این روش برای سنجش سختی مواد نازک و پوشش‌ها استفاده می‌شود. در این روش، یک فرورفتگی با استفاده از یک سوزن الماس روی سطح نمونه ایجاد می‌شود. سختی با اندازه‌گیری عمق فرورفتگی محاسبه می‌شود.
سختی سنجی مینرالوژی (موس) : این روش در واقع همان روش قدیمی مذکور است که بعدها در سال ۱۸۲۲ به روش سختی سنجی ماینرالوژی (کانی شناسی) تکامل یافت. در این روش مینرال ها (سنگ ها) و سایر مواد بر حسب قدرت خراش دادن بر دیگر مواد طبقه بندی شده و در جدول موس (MOHS) جایگذاری می‌شوند. بر اساس این جدول، جسم سخت تر قایلیت ایجاد خراش بر روی جسم نرم تر را دارد. این روش، تست ساده ای برای سنجش سختی محسوب می شود اما معمولا برای فلزات مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
انتخاب روش مناسب آنالیزسختی سنجی مواد به عوامل مختلفی از جمله نوع ماده، ضخامت، شکل و سختی مورد انتظار بستگی دارد.
کاربردهای آنالیزهای سختی سنجی
- کنترل کیفیت مواد
- بررسی خواص مکانیکی مواد
- عیب‌یابی قطعات
- تحقیقات و توسعه مواد
نتیجه گیری
آشنایی با آنالیزهای سختی‌سنجی مواد، اساسی‌ترین قدم در بهبود فرآیندهای تولید و کیفیت محصولات است. این آشنایی امکان ارزیابی دقیق خواص مکانیکی مواد را فراهم می‌آورد و باعث می‌شود تا محصولات با عملکرد بهتر و مقاومت بالاتر تولید شوند. همچنین، این آنالیزها کمک می‌کنند تا عیوب و نقاط ضعف مواد شناسایی و بهبودهای لازم در فرآیندهای تولید اعمال شود. به طور کلی، آشنایی با آنالیزهای سختی‌سنجی مواد ابزاری قدرتمند برای بهبود کیفیت و عملکرد صنایع مختلف است و نقش بسیار مهمی در توسعه فناوری و افزایش رقابت‌پذیری شرکت‌ها دارد.