شات پینینگ یک فرآیند کار سرد است که به طور گسترده در صنعت تولید برای افزایش خواص مکانیکی اجزای فلزی استفاده می شود. به عنوان تامین کننده سختی سنج های ویکرز، درک تاثیر شات پینینگ بر روی تست سختی ویکرز برای ارائه راه حل های تست دقیق به مشتریان بسیار مهم است.
مبانی شات پینینگ
شات پینینگ شامل به حرکت درآوردن ذرات کروی کوچک، معروف به شات، با سرعت بالا بر روی سطح یک قطعه فلزی است. این ضربات بر روی سطح اثر می گذارد و باعث ایجاد فرورفتگی های کوچک و ایجاد تنش های فشاری در لایه سطحی مواد می شود. تنش های فشاری می تواند به طور قابل توجهی عمر خستگی، مقاومت در برابر تنش - ترک خوردگی و مقاومت در برابر سایش جزء را بهبود بخشد.
پارامترهای فرآیند لایه برداری شات، مانند اندازه شات، سرعت شلیک، پوشش شات، و مواد شات، می تواند تاثیر عمیقی بر خواص سطح حاصل داشته باشد. به عنوان مثال، اندازههای بزرگتر معمولاً فرورفتگیهای عمیقتر و تنشهای فشاری بالاتری ایجاد میکنند، اما ممکن است باعث زبری سطح بیشتری نیز شوند. سرعت شلیک بالاتر انرژی ضربه ها را افزایش می دهد و منجر به تغییر شکل پلاستیک بیشتر و ایجاد تنش فشاری می شود.
تست سختی ویکرز
تست سختی ویکرز روشی شناخته شده برای اندازه گیری سختی مواد است. از یک فرورفتگی هرمی بر پایه مربع با بار خاصی که برای مدت زمان مشخصی روی سطح ماده اعمال می شود، استفاده می کند. سپس اندازه فرورفتگی باقیمانده توسط فرورفتگی اندازه گیری می شود و عدد سختی ویکرز (HV) با استفاده از یک فرمول خاص محاسبه می شود:
[HV=\frac{1.8544F}{d^{2}}]
که در آن (F) بار اعمال شده بر حسب کیلوگرم - نیرو و (d) میانگین طول مورب فرورفتگی بر حسب میلی متر است.
انواع مختلفی از سختی سنج ویکرز موجود است، از جملهسختی سنج دستی Vickersوسختی سنج دیجیتال ویکرز. تسترهای دستی از اپراتور می خواهند تا فرورفتگی را با استفاده از میکروسکوپ اندازه گیری کند و عدد سختی را به صورت دستی محاسبه کند، در حالی که تسترهای دیجیتال می توانند به طور خودکار فرورفتگی را اندازه گیری کرده و مقدار سختی را نمایش دهند. شرکت ما طیف گسترده ای ازدستگاه تست سختی ویکرزبرای رفع نیازهای متنوع مشتریانمان.
تاثیر شات پینینگ بر سختی ویکرز
سخت شدن سطح
یکی از مهم ترین تاثیرات شات پینینگ در تست سختی ویکرز، سخت شدن سطحی است. هنگامی که ضربات به سطح فلز برخورد می کند، باعث تغییر شکل پلاستیک در لایه سطحی می شود. این تغییر شکل پلاستیک منجر به پالایش دانه ها و ایجاد نابجایی در داخل مواد می شود. در نتیجه، مقاومت ماده در برابر فرورفتگی افزایش مییابد و مقدار سختی اندازهگیری شده ویکرز در سطح در مقایسه با ماده باز نشده بیشتر است.
درجه سخت شدن سطح به پارامترهای شات پینینگ بستگی دارد. سرعت شلیک بالاتر و اندازه شلیک بزرگتر معمولاً منجر به تغییر شکل پلاستیک شدیدتر و سخت شدن سطح بیشتر می شود. به عنوان مثال، در یک مطالعه بر روی نمونه های فولادی، شات پینینگ با یک شات با سرعت بالا و اندازه بزرگ، سختی سطح ویکرز را تا 20 درصد در مقایسه با نمونه های باز نشده افزایش داد.
عمق سخت شدن
شات پینینگ نه تنها بر سختی سطح تأثیر می گذارد، بلکه بر سختی در اعماق مختلف زیر سطح نیز تأثیر می گذارد. تنش های فشاری ناشی از شات پینینگ به تدریج با افزایش عمق از سطح کاهش می یابد. به طور مشابه، درجه سخت شدن نیز با عمق کاهش می یابد.
عمق سخت شدن را می توان با انجام تست های سختی ویکرز در اعماق مختلف زیر سطح تعیین کرد. این معمولاً با برش دادن نمونه لایه برداری شده و آماده سازی مقطع برای تست سختی انجام می شود. نتایج نشان میدهد که سختی در سطح بالاتر است و به تدریج کاهش مییابد تا زمانی که در عمق معینی به سختی ماده باز نشده برسد. عمق سخت شدن یک پارامتر مهم است زیرا ضخامت موثر لایه سخت شده را تعیین می کند، که برای کاربردهایی که مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خستگی مورد نیاز است بسیار مهم است.
تاثیر بر دقت اندازه گیری سختی
شات پینینگ همچنین می تواند بر دقت اندازه گیری سختی ویکرز تأثیر بگذارد. زبری سطح ایجاد شده توسط شات پنینگ می تواند اندازه گیری دقیق طول مورب فرورفتگی را دشوارتر کند. سطح ناهموار ممکن است باعث شود که فرورفتگی به طور یکنواخت بنشیند و منجر به اندازه گیری نادرست اندازه فرورفتگی شود.
برای غلبه بر این مشکل، آماده سازی نمونه مناسب ضروری است. قبل از انجام تست سختی ویکرز، ممکن است برای کاهش زبری سطح، نیاز به صیقل دادن داشته باشد. با این حال، پرداخت بیش از حد می تواند لایه سطحی سخت شده را حذف کند و منجر به دست کم گرفتن سختی واقعی شود. بنابراین، باید تعادلی بین کاهش زبری سطح و حفظ لایه سخت شده ایجاد شود.
کاربردها و ملاحظات عملی
در کاربردهای عملی، درک تأثیر شات پینینگ بر سختی ویکرز برای کنترل کیفیت و انتخاب مواد مهم است. به عنوان مثال، در صنعت هوافضا، شات پینینگ معمولا برای بهبود عمر خستگی اجزای هواپیما استفاده می شود. با اندازهگیری دقیق سختی ویکرز قطعات لایهبرداری شده، تولیدکنندگان میتوانند اطمینان حاصل کنند که فرآیند لایه برداری به درستی انجام شده است و قطعات استانداردهای کیفی مورد نیاز را برآورده میکنند.
هنگام استفاده از سختی سنج های ویکرز برای اندازه گیری سختی مواد گلوله شده، انتخاب بار و شرایط آزمایش مناسب مهم است. یک بار کمتر ممکن است برای اندازهگیری سختی لایه سطحی سختشده نازک مناسبتر باشد، در حالی که ممکن است برای اندازهگیری سختی در اعماق بیشتر به بار بیشتری نیاز باشد.
نتیجه گیری
شات پینینگ تاثیر قابل توجهی بر تست سختی ویکرز دارد. می تواند باعث سخت شدن سطح شود و بر سختی در اعماق مختلف زیر سطح تأثیر بگذارد. با این حال، به دلیل زبری سطحی که ایجاد می کند، دقت اندازه گیری سختی را نیز با چالش هایی مواجه می کند. به عنوان تامین کننده سختی سنج ویکرز، ما متعهد هستیم که دقیق ترین و مطمئن ترین راه حل های تست را به مشتریان خود ارائه دهیم. محدوده ما ازدستگاه تست سختی ویکرز، از جملهسختی سنج دستی Vickersوسختی سنج دیجیتال ویکرز، می توان برای اندازه گیری دقیق سختی مواد گلوله شده استفاده کرد.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد سختی سنج های Vickers ما هستید یا هر گونه سوالی در مورد تأثیر شات پینینگ بر تست سختی دارید، لطفاً برای بحث بیشتر و خرید احتمالی با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا نیازهای آزمایشی شما را برآورده کنیم.
مراجع
- Doebling، SW، Farrar، CR، Prime، MB و Shevitz، DW (1996). شناسایی آسیب و نظارت بر سلامت سیستمهای ساختاری و مکانیکی ناشی از تغییرات در ویژگیهای ارتعاش آنها: بررسی ادبیات آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، NM (ایالات متحده).
- کوهن، HA، و مدلین، DL (2002). تست سختی مواد پیشرفته پرس CRC.
- اسکویی، ب.ن، و نجفی زاده، ع. (1390). تاثیر شات پینینگ بر خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 6061 - T6. مواد و طراحی، 32 (7)، 3867 - 3872.