یکی از روش های تعیین سختی پیچ و مهره به روش برنیل می باشد. این مقیاس از طریق میزان نفوذ یک فرو رونده بر روی قطعه محاسبه می شود و استاندارد سنجی انجام می گیرد.
سختی قطعه را به روش برنیل با فرو کردن یک گوی فولادی به شعاع 5 سانتی متر با اعمال فشار 3000 کیلوگرم بر سطح پیچ ومهره یا سایر قطعات فلزی و صنعتی محاسبه می کنند.
فشار اعمال شده در روش برنیل بستگی به متریال سازنده قطعه دارد. فشار اعمال شده بین 500 تا 3000 متغیر است و برای محاسبه سختی انواع فلزات کاربرد دارد. برای جلوگیری از بروز اسیب به قطعه های ظزیف فشار اعمال شده را کمتر می کنند.
همچنین علاوه بر پارامتر فشار، متغیر زمان نیز در محاسبه سختی به روش برنیل تاثیر گذار است. زمان استاندارد برای محاسبه سختی اهن 10 ثانیه و برای فولاد حداقل باید 30 ثانیه باشد تا بتوان به عدد درست درست یافت.
برای اعمال فشار بر سطح قطعات سخت باید جنس گوی از کاربید تنگستن باشد و برای سایر قطعات از گوی فولادی استفاده می کنند.
درباره سختی سنجی برنیل
روش سختی سنجی برنیل اولین روش سختی سنجی استاندارد برای پیچ و مهره محسوب می شود. این روش توسط مهندس یوهان اگوست برنیل در سال 1900 میلادی ابداع شد و در مورد استقبال قرار گرفت.
ایجاد تورفتگی شدید و اسیب های احتمالی دیگر از معایب این ازمون محسوب می شوند. اما در مقابل با تقسیم مقدار سختی بر عدد دو مقاومت کششی نهایی برای فولاد سطح به دست می اید.
مزایای روش سختی سنجی پیچ و مهره به روش برنیل
عدد سختی برنیل برابر با نیروی اعمالی بر مساحت اثر می باشد. در این روش بر خلاف روش سختی سنجی راکول قطر اثر محاسبه می شود، نه عمق اثر نیروی اعمالی. در این روش بزرگترین میزان فرورفتگی بر سطح قطعه اعمال می گردد.
به علت محاسبه قطر فرورفتگی این روش نهایتا به محاسبه میانگین ناهمگنی های موضعی منجر می شود. همچنین خراش های سطحی ایجاد شده در این روش بسیار کمتر است.
در محاسبه سختی پیچ ومهره به روش برنیل نتیجه دقیق تری از شرایط بحرانی قطعه در برابر له شدگی، خمیدگی و دفرمگی بدست می اید.
در این روش همچنین می توان به اعداد استحکام نهایی و عدد تسلیم دست یافت. این روش مناسب ترین ازمون برای مواد نسبتا سخت با درصد خلوص بالا و الیاژهای ناهمگون به شمار می رود.
معایب روش سختی سنجی به روش برنیل
- نیروی اعمال شده در این روش سختی سنجی ممکن است با ایجاد حفره بر روی قطعه ان را بلا استفاده کند.
- خطای اندازه گیری فرورفتگی بالا است.
- دستگاه های این روش گران و سنگین هستند.
- برای محاسبه سختی قطعات نازک مناسب نیست.
برای محاسبه سختی در مواد خیلی سخت مناسب نیست زیرا گوی اعمال کننده فشار تغییر شکل می دهند. فلزات تا درجه سختی BHN 400 مناسب هستند و بالاتر از BHN 500 برای این روش توصیه نمی گردد.
محاسبات این روش تنها زمانی دقیق است که نقطه اثر دایره ای باشد. ممکن است به دلیل اثر غیرهمسانگردی قطعه نقطه اثر دایره ای نباشد، در اینصورت روش سختی سنجی ویکرز مناسب تر خواهد بود.
نکات محاسبات سختی سنجی به روش برنیل
گاهی اوقات این سختی در واحد مگا پاسکال محاسبه می شود و تبدیل ان عدد برنیل به واحد مگا پاسکال ان را در شتاب گرانش یعنی عدد 9.80665 m/s2) ) ضرب می کنند.
BHN = 2P/πD(D – √(D2 – d2))
D = قطر گلوله بر حسب میلی متر mm
d = قطر فرورفتگی بر حسب میلی متر mm
P= فشار وارد شده بر سطح قطعه بر حسب کیلوگرم kg
t = عمق اثر بر حسب میلی متر mm
همچنین واحد عدد سختی برینل کیلوگرم بر میلی متر مربع می باشد.
به عنوان مثال عدد بدست امده اگر “HB 10/400/30 70” باشد، بیانگر این است که در ازمون سختی سنجی انجام شده با گوی 10 میلی متری (قطر) و با اعمال فشار 400 کیلو گرم به مدت 30 ثانیه مقدار 70 برنیل بوده است.
استاندارد های سختی سنجی پیچ و مهره و قطعات به روش برنیل
برای محاسبه سختی پیچ و مهره به روش برنیل و سایر قطعات استاندارد های زیر را باید مد نظر داشت.
استاندارد ASTM :
ASTM E10-08: Standard method for Brinell hardness of metallic materials
استاندارد ایزو (ISO):
EN ISO 6506-1:2005: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 1: test method
EN ISO 6506-2:2005: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 2: verification and calibration of testing machine
EN ISO 6506-3:2005: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 3: calibration of reference blocks
EN ISO 6506-4:2005: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 4: Table of hardness values
