طريقة اختبار صلابة قطعة العمل المعالجة حراريا

تنقسم المعالجة الحرارية السطحية إلى فئتين: الأولى هي المعالجة الحرارية بالتبريد والتلطيف السطحي، والثانية هي المعالجة الحرارية الكيميائية. وفيما يلي طريقة اختبار الصلابة:

1. المعالجة الحرارية للتبريد والتلطيف السطحي

تُجرى المعالجة الحرارية للتبريد والتلطيف السطحي عادةً باستخدام التسخين الحثي أو التسخين باللهب. وتتمثل المعايير الفنية الرئيسية في صلابة السطح، والصلابة الموضعية، وعمق طبقة التصليد الفعالة. ويمكن استخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز أو جهاز اختبار صلابة روكويل لاختبار الصلابة. ويرتبط اختيار القوة التجريبية بعمق طبقة التصليد الفعالة وصلابة سطح قطعة العمل. وتتضمن هذه العملية استخدام ثلاثة أجهزة لاختبار الصلابة.

(1) يُعدّ جهاز اختبار صلابة فيكرز وسيلةً مهمةً لاختبار صلابة سطح المشغولات المُعالجة حراريًا. يُمكنه استخدام قوة تجريبية تتراوح بين 0.5 و100 كيلوغرام لاختبار طبقة التصليد السطحي التي لا يتجاوز سمكها 0.05 ملم. يتميز الجهاز بدقة عالية، حيث يُمكنه التمييز بين المشغولات المُعالجة حراريًا، حتى أدقّ الاختلافات في صلابة السطح، بالإضافة إلى تحديد عمق طبقة التصليد الفعّالة. لذا، يُنصح بتجهيز الوحدات التي تُجري عمليات المعالجة الحرارية السطحية، أو التي تستخدم عددًا كبيرًا من المشغولات المُعالجة حراريًا، بجهاز اختبار صلابة فيكرز.

(2) يُعدّ جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي مناسبًا جدًا لاختبار صلابة القطع المشغولة المُقسّاة سطحيًا. يتوفر الجهاز بثلاثة مقاييس للاختيار من بينها، ويمكنه اختبار مختلف القطع المشغولة المُقسّاة سطحيًا التي يتجاوز عمق طبقة التصليد الفعالة فيها 0.1 مم. على الرغم من أن دقة جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي ليست عالية كدقة جهاز اختبار صلابة فيكرز، إلا أنه يفي بمتطلبات إدارة الجودة وفحص تأهيل مصانع المعالجة الحرارية. إضافةً إلى ذلك، يتميز الجهاز بسهولة التشغيل والاستخدام، وانخفاض السعر، وسرعة القياس، وقراءة قيم الصلابة مباشرةً. يُمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي للكشف السريع وغير المُتلف عن دفعات من القطع المشغولة المُعالجة حراريًا سطحيًا قطعةً قطعة، وهو ذو أهمية بالغة لمصانع معالجة المعادن وتصنيع الآلات. كما يُمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل حتى في حالة سماكة طبقة التصليد السطحي الناتجة عن المعالجة الحرارية. عندما يتراوح سمك طبقة الصلابة الناتجة عن المعالجة الحرارية بين 0.4 و0.8 مم، يُمكن استخدام مقياس HRA. أما عندما يتجاوز سمك الطبقة المُصلّبة 0.8 مم، فيُمكن استخدام مقياس HRC. يُمكن تحويل قيم الصلابة القياسية الثلاثة (فيكرز، روكويل، وروكويل السطحي) بسهولة إلى بعضها البعض، أو إلى المعايير أو الرسومات أو قيم الصلابة التي يحتاجها المستخدمون، كما يتوفر جدول التحويل المناسب في المعيار الدولي ISO. وقد تم توفير المعيار الأمريكي ASTM والمعيار الصيني GB/T.

(3) عندما يتجاوز سمك الطبقة المُقسّاة المُعالجة حراريًا 0.2 مم، يُمكن استخدام جهاز اختبار صلابة ليب، ولكن يجب اختيار مستشعر من النوع C. عند القياس، ينبغي الانتباه إلى تشطيب السطح والسمك الكلي لقطعة العمل. لا تُضاهي هذه الطريقة دقة أجهزة اختبار صلابة فيكرز وروكويل، ولكنها مناسبة للقياس في موقع المصنع.

2. المعالجة الحرارية الكيميائية

المعالجة الحرارية الكيميائية هي عملية تشريب سطح قطعة العمل بذرات عنصر كيميائي واحد أو أكثر، مما يُغير التركيب الكيميائي والبنية والأداء السطحي لقطعة العمل. بعد التبريد السريع والتطبيع عند درجة حرارة منخفضة، يتميز سطح قطعة العمل بصلابة عالية ومقاومة للتآكل، بالإضافة إلى قوة تحمل عالية للإجهاد التلامسي، بينما يتميز لب قطعة العمل بقوة ومتانة عاليتين. أهم المعايير الفنية لقطعة العمل المعالجة حراريًا كيميائيًا هي عمق طبقة التصليد وصلابة السطح. المسافة التي تنخفض عندها الصلابة إلى 50HRC هي عمق طبقة التصليد الفعال. يُشابه اختبار صلابة سطح قطع العمل المعالجة حراريًا كيميائيًا اختبار صلابة قطع العمل المعالجة حراريًا بالتبريد السطحي. يمكن استخدام أجهزة اختبار صلابة فيكرز، أو أجهزة اختبار صلابة روكويل السطحية، أو أجهزة اختبار صلابة روكويل. لا يمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل إلا إذا كان سمك طبقة النتردة أقل من 0.7 مم.

3. المعالجة الحرارية الموضعية

إذا تطلبت أجزاء المعالجة الحرارية الموضعية صلابة موضعية عالية، فيمكن إجراء معالجة التبريد الموضعية باستخدام التسخين الحثي، وما إلى ذلك. عادةً ما تحتاج هذه الأجزاء إلى تحديد موضع معالجة التبريد الموضعية وقيمة الصلابة الموضعية على الرسم، ويجب إجراء اختبار الصلابة في المنطقة المحددة. يمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل لقياس قيمة صلابة HRC. إذا كانت طبقة التصليد بالمعالجة الحرارية سطحية، فيمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي لقياس قيمة صلابة HRN.