Brinell sertlik testi hakkında genel bilgiler
Brinell test yönteminde, girinti, D = 10 çapında sert metal bir bilyeden oluşur; 5; 2,5 veya 1 mm. Test nesnesine bir test kuvveti (1 kg ila 3000 kg normuna göre) ile uygulanır ve tutma süresine göre tutulur.
Brinell sertliğini hesaplamak için, numune yüzeyinde test girintisinin karşılıklı olarak dik iki çap ölçülür. N cinsinden test kuvveti ve bilyalı çap da gereklidir.
ISO 6506'ya göre Brinell sertlik testinin seyri
Optik bir yöntem olan Brinell sertlik testinde, çentik tarafından bırakılan girintinin boyutu ölçülür. Yine optik olan ve piramit şeklindeki bir girintinin bir örneğe bastırıldığı Vickers yöntemiyle karşılaştırıldığında, Brinell yöntemi bilyalı bir girinti kullanır.
Bir iş parçasının (numune) yüzeyinde tanımlı bir test yükü altında ve tanımlanmış bir bilye çapına sahip Brinell çentik tarafından bırakılan izlenim ne kadar büyük olursa, test edilen malzeme o kadar yumuşak olur.
ISO 6506'ya göre, Brinell sertliğini (HBW) belirlemek için, sert metalden (tungsten karbür) yapılmış küresel uç, tanımlanmış bir test yüküyle (1 kgf ile 3000 kgf arasında) bir numuneye (iş parçası) bastırılır.
Brinell sertliği neyi gösterir?
Brinell Sertliği, bir malzemenin sertliğini gösteren bir ölçü birimidir. Sert bir metal topun malzemeye bastırıldığı Brinell sertleştirme yöntemi kullanılarak ölçülür. Ortaya çıkan girintinin boyutu, malzemenin sertliğini belirlemek için optik olarak ölçülür.
Brinell sertliği tipik olarak büyük tane boyutu, pürüzlü test yüzeyi veya dökümler, alaşımlar ve dövme bileşenler gibi homojen olmayan malzemeler için kullanılır. Girinti yüzey alanına uygulanan kuvvetin oranı olarak tanımlanır. Brinell sertliğinin birimi HBW'dir (tungsten karbür bilyalı Brinell sertliği).
Brinell sertliğinin hesaplanması
Brinell sertliği HBW, uygulanan test kuvveti F'nin (Newton (N) cinsinden) ve test kuvveti kaldırıldıktan sonra numune üzerindeki kalıcı girinti yüzeyinin (çentiğin izdüşümü) bölümünden elde edilir (bkz. Brinell formülü) . Brinell girintilerinin taban alanı genellikle tam olarak yuvarlak olmadığından, iki dik köşegen d1 ve d2'nin (mm cinsinden) aritmetik ortalama değeri, kalıcı bilya girintinin yüzeyini hesaplamak için kullanılır.
Uygulamada, sertlik değerini belirleme formülü her bir test için hesaplanmaz. Alternatif olarak, sertlik değeri tablolardan veya tüm standart bilye çapları ve test yükleri için ortalama girinti çapı d'nin bir fonksiyonu olarak sertlik değerini gösteren özel olarak programlanmış sertlik testi yazılımından okunabilir.
Test kuvveti, ortalama çentik çapı d 0,24 D ile 0,6 D arasında olacak şekilde seçilmelidir.
Bu limitlere uyum sağlayabilmek için test kuvveti ile bilye çapının koordine edilmesi gerekmektedir. Bu, Brinell yönteminde test kuvvetinin ve bilye çapının karesinin sabit tutulduğu farklı stres seviyelerine (yük seviyeleri veya yük faktörleri olarak da adlandırılır) neden olur: B = 0,102*F/D2. Beş ortak stres seviyesi 1, 2.5, 5, 10 ve 30'dur. Doğrudan karşılaştırılabilir ölçüm sonuçları elde etmek için, farklı bilya çaplarına ve test kuvvetlerine sahip bir malzemenin testi, bir gerilim seviyesinde gerçekleştirilmelidir ("Brinell sertlik testinin yöntemleri ve uygulamaları" genel bakış tablosuna bakın).
Bilyanın çapı, test girintisi numuneyi temsil eden mümkün olan en geniş malzeme aralığını kapsayacak şekilde seçilmelidir.
Standarda (ISO 6506) göre, test yükü en az iki ve en fazla sekiz saniye içinde nihai değerine yükseltilmelidir. Test yükünün maruz kalma süresi genellikle 10 ila 15 saniyedir. Maruz kalma süresi daha uzunsa, sertlik değerinde sürenin saniye olarak da belirtilmesi gerekir, örn.: 210 HBW 5/250/30 (Etki süresi 30 sn).
Brinell test yöntemini kullanarak sertlik testinin avantajları ve dezavantajları
Brinell süreci aşağıdaki avantajları sunar:
- Büyük bilya birçok elmasa (malzemenin farklı yapısal bileşenleri) çarptığından ve mekanik bir ortalama değer oluşturduğundan, homojen olmayan malzemeler (örn. döküm parçalar) da Brinell ile test edilebilir.
- Çok çeşitli uygulamalar için çok sayıda test kuvveti ve bilye çapı mevcuttur.
- Oldukça küçük Vickers girintilerine göre ölçülmesi daha kolay olan nispeten büyük test girintileri.
- Numune yüzeyi pürüzlü olabilir.
Brinell işleminin aşağıdaki dezavantajları vardır:
- Girinti optik olarak ölçüldüğü için numunenin iyi bir yüzey durumu gereklidir. Bu, test noktasının hazırlanması gerektiği anlamına gelir.
- Yüksek test yükü (örn. HBW 10/3.000) ile makro aralıktaki testler sırasında test edilecek malzemenin yüksek deformasyon riski ve dolayısıyla duvar oluşumu nedeniyle ölçüm hatası riski. Bu nedenle, test izlenimini doğru bir şekilde değerlendirebilmek için (örneğin bir halka ışık kullanarak) test izleniminin iyi aydınlatılması önemlidir.
- Çok sert malzemeler ve aynı zamanda ince numuneler için yöntemin kullanımının sınırlandırılması (Brinell'deki minimum numune kalınlığına bakın).
- Yöntem yavaştır (Rockwell yöntemine kıyasla). Test prosedürü, numune hazırlama süresi hariç 30 ila 60 saniye sürer.
Brinell sertlik testi yöntemlerine ve uygulamalarına örnekler
Brinell yöntemi, yumuşak metallerin (hafif metaller, kurşun, kalay) ve çelik ve demir gibi sert metallerin sertliğini test etmek için uygundur.
Farklı bilye çaplarına ve test kuvvetlerine sahip bir malzemenin Brinell testinin, ölçülen sertlik değerlerinin doğrudan karşılaştırılabilmesi için bir gerilim seviyesi ("Brinell test prosedürünün sırası") dahilinde gerçekleştirilmesi gerekir.
Aşağıda, stres seviyesi, ilişkili sertlik aralığı ve önerilen uygulamalara (malzemeler) göre gruplandırılmış Brinell yöntemlerini sunan bir özet tablo bulunmaktadır. Gerilme seviyesi ne kadar yüksekse, bu gerilme seviyesindeki yöntemlerle test edilebilecek veya edilmesi gereken metaller o kadar serttir. En yaygın stres seviyesi (yük faktörü) HBW 30'dur. Çelik ve demir gibi sert metaller, HBW 30'a ait Brinell yöntemleriyle test edilir.
| Malzeme | Metot | Batıcı uç | Test kuvveti F | Yük seviyesi 0,102 x F/D2 | Sertlik aralığı HBW* |
|---|---|---|---|---|---|
| Çelik / Demir | HBW 1/30 | 1 mm | 294,2 N | 30 | 95,5-653 |
| HBW 2,5/187,5 | 2,5 mm | 1,839 kN | |||
| HBW 5/750 | 5 mm | 7,355 kN | |||
| HBW 10/3000 | 10 mm | 29,42 kN | |||
| Hafif metal Bakır / Alüminyum Bakır alaşımı Alüminyum alaşım | HBW 1/10 | 1 mm | 98,07 N | 10 | 31,8-218 |
| HBW 2,5/62,5 | 2,5 mm | 612,9 N | |||
| HBW 5/250 | 5 mm | 2,452 kN | |||
| HBW 10/1000 | 10 mm | 9,807 kN | |||
| Hafif metal Bakır / Alüminyum Bakır alaşımı Isıl işlem | HBW 1/5 | 1 mm | 49,03 N | 5 | 15,9-109 |
| HBW 2,5/31,25 | 2,5 mm | 306,5 N | |||
| HBW 5/125 | 5 mm | 1,226 kN | |||
| HBW 10/500 | 10 mm | 4,903, kN | |||
| Hafif metal | HBW 1/2,5 | 1 mm | 24,52 N | 2,5 | 7,96-54,5 |
| HBW 2,5/15,625 | 2,5 mm | 153,2 N | |||
| HBW 5/62,5 | 5 mm | 612,9 N | |||
| HBW 10/250 | 10 mm | 2,452 kN | |||
| Hafif metal Kurşun / Kalay | HBW 1/1 | 1 mm | 9,807 N | 1 | 3,18-21,8 |
| HBW 2,5/6,25 | 2,5 mm | 61,29 N | |||
| HBW 5/25 | 5 mm | 245,2 N | |||
| HBW 10/100 | 10 mm | 980,7 N | |||
* EN ISO 6506-4, tablo 2'ye göre önerilen sertlik aralığı | |||||
Brinell'de test girintilerinin minimum mesafesi ve minimum numune kalınlığı
- Brinell yönteminde test girintileri, numunenin kenarına ve bireysel test girintileri arasında yeterli mesafe olacak şekilde yerleştirilmelidir. Standarda göre uyulması gereken minimum değerler grafikte bulunabilir.
- Numune, en azından, numunenin alt tarafındaki (destek yüzeyi) test çentiği görünür herhangi bir deformasyona neden olmayacak kadar kalın olmalıdır. Bu, standarda göre numunenin Brinell küresinin penetrasyon derinliğinin en az sekiz katı kalınlıkta olması gerektiği anlamına gelir. Girinti derinliği, ortalama girinti çapına bağlı olan beklenen sertlik değerinden tahmin edilebilir. Bu nedenle, numunenin minimum kalınlığı, Brinell girintisinin ortalama girinti çapına ve bilya çapına bağlı olarak elde edilebilir. Buna göre Brinell için minimum numune kalınlığının okunabileceği ayrıntılı bir tablo burada bulunabilir:
| Ortalama Girinti çapı (mm) | Minimum numune kalınlığı (mm) | |||
|---|---|---|---|---|
| Bilya çapı (mm) | ||||
| 1,0 | 2,5 | 5,0 | 10 | |
| 0,2 | 0,12 | |||
| 0,3 | 0,18 | |||
| 0,4 | 0,33 | |||
| 0,5 | 0,54 | |||
| 0,6 | 0,80 | 0,29 | ||
| 0,7 | 0,40 | |||
| 0,8 | 0,53 | |||
| 0,9 | 0,67 | |||
| 1,0 | 0,83 | |||
| 1,1 | 1,02 | |||
| 1,2 | 1,23 | 0,58 | ||
| 1,3 | 1,46 | 0,69 | ||
| 1,4 | 1,72 | 0,80 | ||
| 1,5 | 2,00 | 0,92 | ||
| 1,6 | 1,05 | |||
| 1,7 | 1,19 | |||
| 1,8 | 1,34 | |||
| 1,9 | 1,50 | |||
| 2,0 | 1,67 | |||
| 2,2 | 2,04 | |||
| 2,4 | 2,45 | 1,17 | ||
| 2,6 | 2,92 | 1,38 | ||
| 2,8 | 3,43 | 1,60 | ||
| 3,0 | 4,00 | 1,84 | ||
| 3,2 | 2,10 | |||
| 3,4 | 2,38 | |||
| 3,6 | 2,68 | |||
| 3,8 | 3,00 | |||
| 4,0 | 3,34 | |||
| 4,2 | 3,70 | |||
| 4,4 | 4,08 | |||
| 4,6 | 4,48 | |||
| 4,8 | 4,91 | |||
| 5,0 | 5,36 | |||
| 5,2 | 5,83 | |||
| 5,4 | 6,33 | |||
| 5,6 | 6,86 | |||
| 5,8 | 7,42 | |||
| 6,0 | 8,00 | |||
