العلاقة بين وحدات صلابة برينيل وروكويل وفيكرز (نظام الصلابة)

الأكثر استخدامًا في الإنتاج هي صلابة الضغط، مثل صلابة برينيل، وصلادة روكويل، وصلادة فيكرز، والصلادة الدقيقة. تُمثل قيمة الصلابة المُحصلة أساسًا مقاومة سطح المعدن للتشوه البلاستيكي الناتج عن دخول الأجسام الغريبة.

فيما يلي مقدمة موجزة لوحدات الصلابة المختلفة:

1. صلابة برينيل (HB)

اضغط كرة فولاذية مقسّاة ذات حجم معين (عادةً ما يكون قطرها 10 مم) على سطح المادة بحمل معين (عادةً ما يكون 3000 كجم) واحتفظ بها لفترة من الزمن. بعد إزالة الحمل، تُحسب نسبة الحمل إلى مساحة الانبعاج بقيمة صلابة برينيل (HB)، بالكيلوجرام/ملم² (نيوتن/ملم²).

2. صلابة روكويل (HR)

عندما تكون قيمة HB>450 أو كانت العينة صغيرة جدًا، لا يمكن استخدام اختبار صلابة برينيل، ويُستعاض عنه بقياس صلابة روكويل. يستخدم هذا الاختبار مخروطًا ماسيًا بزاوية رأسية 120 درجة أو كرة فولاذية قطرها 1.59 مم و3.18 مم للضغط على سطح المادة المراد اختبارها تحت حمل معين، وتُحسب صلابة المادة من عمق الانبعاج. وفقًا لصلابة مادة الاختبار، يمكن التعبير عنها بثلاثة مقاييس مختلفة:

HRA: هي الصلابة التي يتم الحصول عليها باستخدام حمولة 60 كجم ومخروط ماسي، وتستخدم للمواد ذات الصلابة العالية للغاية (مثل كربيد الأسمنت، وما إلى ذلك).

صلابة HRB: هي الصلابة المُحصّلة باستخدام حمولة وزنها 100 كجم وكرة فولاذية مُقسّاة بقطر 1.58 مم. تُستخدم هذه الصلابة للمواد ذات الصلابة المنخفضة (مثل الفولاذ المُلَدَّن، والحديد الزهر، إلخ).

HRC: هي الصلابة التي يتم الحصول عليها باستخدام حمولة 150 كجم ومخروط ماسي، وتستخدم للمواد ذات الصلابة العالية (مثل الفولاذ المقسى، إلخ).

3 صلابة فيكرز (HV)

استخدم أداة ثقب المخروط المربع الماسي مع حمل أقل من 120 كجم وزاوية رأس 136 درجة للضغط على سطح المادة، وقسم مساحة سطح حفرة ثقب المادة على قيمة الحمل، وهي قيمة صلابة فيكرز HV (كجم / مم 2).

بالمقارنة مع اختبارات صلابة برينيل وروكويل، فإن اختبار صلابة فيكرز له العديد من المزايا. فهو لا يحتوي على قيود الشروط المحددة للحمل P وقطر المسنن D مثل برينيل، ومشكلة تشوه المسنن؛ كما أنه لا يواجه مشكلة عدم توحيد قيمة صلابة روكويل. ويمكنه اختبار أي مواد ناعمة وصلبة مثل روكويل، ويمكنه اختبار صلابة الأجزاء الرقيقة للغاية (أو الطبقات الرقيقة) بشكل أفضل من روكويل، والذي لا يمكن إجراؤه إلا من خلال صلابة سطح روكويل. ولكن حتى في ظل هذه الظروف، لا يمكن مقارنته إلا داخل مقياس روكويل، ولا يمكن توحيده مع مستويات الصلابة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن روكويل يستخدم عمق المسافة البادئة كمؤشر قياس، وعمق المسافة البادئة دائمًا أصغر من عرض المسافة البادئة، فإن خطأه النسبي أكبر أيضًا. لذلك، فإن بيانات صلابة روكويل ليست مستقرة مثل برينيل وفيكرز، وبالطبع ليست مستقرة مثل دقة فيكرز.

توجد علاقة تحويل معينة بين Brinell وRockwell وVickers، ويوجد جدول علاقة التحويل الذي يمكن الاستعلام عنه.