Kuidas testida grafiidi kõvadust

Kui mõni grafiitkomponent varakult kulub või ette hoiatamata rikki läheb, alustavad insenerid harva oletustest. Nad alustavad muutujate kitsendamisest. Esimene küsimus ei olemis valesti läks, agakust kõigepealt vaadata.

Enamiku tööstuslike rikete puhul, mis on seotud grafiidiga,-olgu see siis kulumisest, deformatsioonist või mõõtmete täpsuse kadumisest-, on kiireim ja objektiivseim kontrollpunkt pinnaga-seotud omadus. See kontrollpunkt on kõvadus.

Grafiidi kõvadus ei kirjelda tugevust ega kandevõimet. See kirjeldab, kui hästi materjal talub tegeliku töötamise ajal lokaalseid süvendeid, pinnakahjustusi ja kontaktpingeid. See üks omadus mõjutab kulumiskiirust, serva stabiilsust, töötlemiskäitumist ja pikaajalist-mõõtmete kontrolli. Seetõttu näitab kõvadus sageli probleeme juba ammu enne pragude või katastroofilise rikke ilmnemist.

See juhend loob täieliku ja praktilise teadmiste tee. Saate teada, mida grafiidi kõvadus tööstuslikus kontekstis tegelikult tähendab, kuidas grafiidi kõvadust õigesti mõõta ja kuidas valida oma rakenduse jaoks õige grafiidi kõvaduse katsestandard. Samuti saate teada, kuidas teha grafiidi jaoks Rockwelli kõvaduse testi ja kuidas tulemusi tõlgendada, nii et teie grafiidi kvaliteedikontrolli testimine tuvastab kõikumised varakult-, enne kui see muutub praagiks, ümbertöötamiseks või planeerimata seisakuteks.

Teaduslik definitsioon

Kõvadus kirjeldab, kui tugevalt pind peab vastu püsivale, lokaalsele deformatsioonile, mis tekib sissetõmbest. Treppimismeetodid suruvad standardiseeritud taande pinda kontrollitud koormuse all ja teisendavad vastuse seejärel kõvaduse arvuks. Tööstusliku grafiidi puhul aitab kõvadus ennustada pinnakahjustusi, servakadu ja kulumist koormuse all.

Ärge ajage kõvadust segamini teiste mehaaniliste terminitega:

• Kõvadus: vastupidavus vajumisele ja pinnakahjustustele.
• Tugevus: vastupidavus massi purunemisele koormuse all (näiteks painde- või survetugevus).
• Sitkus: vastupidavus pragude kasvule ja energia neeldumine enne purunemist.

Kriitiline eristus: tööstuslik grafiit vs igapäevane grafiit

Inimesed õpivad "grafiidi kõvadust" pliiatsitest, kuid pliiatsi südamiku testid rõhutavad kriimustust ja kihi nihkumist. Tööstuslikud ostjad vajavad kontrollitud süvendite kõvadust, kuna osad näevad kontaktkoormust, vibratsiooni ja töötlemisjõude,{1}}mitte käsitsi kirjutamise survet.

Süsiniku kahesugune olemus: kristalsed tasapinnad ja sidumine

Grafiit moodustab kihilise struktuuri. Süsinikuaatomid seovad tugevalt igas kihis ja kihtide vahel mõjuvad nõrgemad jõud. See struktuur loob suunakäitumise. Katsesuund, mis surub üle kihtide, võib käituda erinevalt suunast, mis soodustab kihtide libisemist. See käitumine selgitab, miks peaksite kõvaduse testimisel kaardistama mitu punkti ja salvestama orientatsiooni.

Isostaatiline eelis: tehniline ühtsus

Isostaatiline pressimine avaldab vormimise ajal survet ühtlasemalt. See protsess toetab sageli ühtlasemaid omadusi kõigis suundades. Kui jooksed anisostaatiline grafiitkõvaduse test, peaksite siiski kontrollima jaotust tooriku lõikes. Tihti näete tihedamat variatsiooni kui paljudes vormitud võiekstrudeeritud klassid.

Kui soovite teada grafiidi kõvaduse tähtsust-kõrge riskiga osade puhul, vaadake esmalt variatsiooni. Ühtlus kaitseb töötluse saagikust ja aitab osadel hoida geomeetriat töökorras.

Kulumiskindluse võrrand

Paljudes töötsüklites jälgib kõvadus kulumiskäitumist. Kõvem ja ühtlasem pind hoiab servi kauem ja talub paremini abrasiivseid kahjustusi. Kasutage lihtsat põhjusahelat: kõvadus suureneb → pinnakahjustus väheneb → kulumiskiirus väheneb → kasutusiga suureneb.

Kõvadus ei toimi üksi. Hõõrdepaarid, temperatuur, oksüdatsioon ja koormusmustrid võivad kulumisel domineerida. Sellegipoolest annab kõvadus teile kiire sõelumisvahendi, kui võrrelda hindeid sama geomeetria ja sama protsessi tingimustes.

Täppistöötlus: stabiilsustegur

Kõvaduse ühtlus mõjutab tugevalt töötlemise stabiilsust. Pehmed tsoonid võivad mureneda või määrida ning kõvad tsoonid võivad puruneda või lobiseda. See variatsioon võib tekitada mõõtmete hajumist, pinnadefekte ja ebastabiilset elektroodi geomeetriat. Kui valmistate ülitäpseid osi pooljuhtide- või kosmosetööstuse jaoks, käsitlege ühtlust kui kõrgeima-taseme vastuvõtuväravat.

• Stsenaarium:AnEDM elektroodvastab tarnija keskmisele kõvadusarvule, kuid nurgad kuluvad kiiresti ja mõõtmed triivivad{0}}töö keskel.
• Levinud juur{0}}põhjuste muster:Toorikud sisaldavad pehmeid ribasid või kõvasid kohti. Keskmine peidab selle jaotuse. Ühtsuse probleemid võivad suurendada ümbertöötlemist, elektroodide asendamise sagedust ja kogu töötlemisaega.
• Tootmise mõju:tolerantsi tõrked, korduvad tööriistade nihked ja suurem elektroodikulu.
• Kui vajate kontrollimiseks lihtsat viisi:kuidas kontrollida grafiidi kvaliteeti, alustage kõvaduse kaardist ja tiheduse kontrollist. See paar näitab sageli grafiidi kõvaduse ja tiheduse suundumusi partiide lõikes.

Miks sobib Rockwell (HRA/HRH või HRL) sageli tööstusliku juhtimisega

Paljud meeskonnad valivadRockwelli-stiilistaane, kuna see töötab kiiresti, toetab korratavust ja sobib sissetulevate kontrolli töövoogudega. Grafiidispetsiifilise praktika jaoks kirjeldab ASTM C748 Rockwelli L-skaala testimistgrafiitmaterjalidja lingid tagasi ASTM E18-le üldise Rockwelli protseduuri jaoks. ISO 6508-1 kirjeldab Rockwelli testimismeetodeid ja metallmaterjalide skaala määratlusi.

Ärge segage kaalusid. Arv on mõttekas ainult siis, kui säilitate sama skaala, taande, laadimiste, viivitusreeglite ja aruandlusvormingu. Kui teie kliendi spetsifikatsioon nõuab HRA-d, kasutage HRA-d otsast lõpuni. Kui teie sisesüsteem kasutab HRL-i ASTM C748 järgi, hoidke HRL-i järjepidev.

Rockwell vs. Shore vs. Brinell: grafiidi kiire sobivuse kontroll

Rockwell toetab kiiret kvaliteedikontrolli ja selget aruandlust. Tagasilöögimeetodid võivad aidata kiirel sõelumisel, kuid need pakuvad harva grafiidi jaoks Rockwelli puhast konversiooni. Brinell sobib sageli metallide ja pehmemate homogeensete materjalidega. See võib rabedatel, poorsetel pindadel ja väikestel grafiitdetailidel vaeva näha.

• Kasutage Rockwelli, kui soovite korduvat sissetulevat kontrolli ja tugevat dokumentatsiooni.
• Kasutage tagasilöögi meetodeid, kui vajate kiiret sõelumist ja kontrollite korrelatsiooni oma protsessi sees.
• Vältige teisendustabeleid grafiidi kõvadusskaalade vahel, välja arvatud juhul, kui kinnitate neid oma materjalidega.

Olulised testimisseadmed ja eel{0}}testimise kontroll-loend

• Kalibreeritud Rockwelli kõvaduse tester teie valitud skaala jaoks
• Õige taane (kuul või teemantkoonus) ja kontrollitud koormused
• Sertifitseeritud võrdlusplokid samale skaalale
• Jäik tugi/alasi ja stabiilne näidiskinnitus
• Puhas, vibratsiooniga{0}}kontrollitud pind ja püsiv toatemperatuur

See jaotis toetab grafiidi testimise meetodeid ja standardite auditeid. Samuti aitab see võrrelda tarnijaid dokumentatsiooni kvaliteedi, mitte turundusalaste väidete osas.

Samm 1 - Näidise ettevalmistamine: täpsuse alus

Hea ettevalmistus hoiab ära vale hajumise. Grafiidi HRL-i testimiseks ASTM C748 alusel kasutavad paljud laborid põhinõudeid, näiteks: proovi minimaalne paksus 6,35 mm (0,25 tolli), pinna karedus ei ületa 125 mikroin Ra ja tugev tugi taande all.

Hoidke katsepind tasane ja tugipinnaga paralleelne.

Valmistage ette sile viimistlus ja eemaldage pooridest lahtine praht.

Hoidke piisavalt paksust, et vältida painde- või tugimõjusid.

2. samm ja 3 - seadmete kalibreerimine ja katsepunktide kaardistamine

Kalibreerimine kinnitab teie testeri. Enne tootmisnäidiste testimist kinnitage näidud õige võrdlusplokiga.

Kaardistamine näitab levikut. Üks punkt võib varjata probleeme. Sõltuvalt osa suurusest kasutage ühte järgmistest paigutustest:

Võre kaardistamine (parim toorikute ja suurte osade jaoks).

Diagonaalkaardistamine (väiksemate osade kiire sõelumine).

Samm 4 - Testi läbiviimine: laadimine, peatumine, lugemine

Järgige oma skaala spetsifikatsioone. Paljud laborid rakendavad esmalt väiksemat koormust, seejärel suuremat koormust, hoiavad kontrollitud ooteaja, seejärel loevad ja salvestavad.

Juhtseadete näidised (kohandage oma spetsifikatsiooni järgi):

Väikekoormus: 10 kgf (tavaline Rockwelli väikekoormus).

Suur koormus: 60 kgf (tavaliselt kasutatakse mõne Rockwelli kaalu puhul).

Ooteaeg: kasutage 15 ± 1 sekundit, välja arvatud juhul, kui teie standard- või kliendispetsifikatsioonid määravad teistsuguse väärtuse.

Asetage oma video sellesse kohta, et kuvada istekoha, laadimise, lugemise ja vahede distsipliini.

5. samm ja 6 - andmete salvestamine ja isotroopne analüüs

Salvestage punkti koordinaadid ja väärtused. Seejärel arvutage keskmine, vahemik ja standardhälve. Kasutage vahemikku lihtsa ühtlusväravana. Paljude programmide puhul näitab kuni 3 punkti vahemik suurepärast ühtlust (skaala -spetsiifiline).

ASTM C748 alusel tehtavate HRL-tööde puhul jäävad paljudes laborites taande ja servade vahele vähemalt 6,35 mm (0,25 tolli). See vahe vähendab muljete ja servaefektide vahelist koostoimet.

Üle keskmise: tõde peitub ühtsuses

Hea aruanne näitab rohkem kui keskmine. See näitab punktide arvu, punktide paigutust ja levikut. Küsige keskmist, vahemikku ja standardhälvet. Küsige vormitud või pressitud materjalidele näo/suuna silte.

Tööstuse võrdlusalused: tüüpilised kõvadusvahemikud peamiste rakenduste jaoks

Erinevad tarnijad kasutavad erinevaid skaalasid. Allolev tabel kasutab HRA-d, kuna paljud ostutehnilised andmed viitavad sellele. Käsitlege neid vahemikke lähtepunktina. Kinnitage oma lõplik nõue oma disainimeeskonnaga ja oma kinnitatud protsessiga.

Grafiidi kõvadus annab teile kontrollitud ja mõõdetava kvaliteedinäitaja. Kui järgite ühtset grafiidi kõvaduse testimise standardit, valmistage proovid õigesti ette ja analüüsige ühtlust -mitte ainult keskmist-, vähendate töötluse ja hoolduse üllatusi. Professionaalne testimine kaitseb saagikust, tööaega ja kogukulusid.

Saada meile oma grafiitosavõi kõvaduse aruanne tasuta jõudluse ülevaate ja praktiliste parendussoovituste saamiseks.

Viidatud standardid (spetsifikatsioonide ja laboridokumentatsiooni ostmiseks)

ASTM E18-22, Metallmaterjalide Rockwelli kõvaduse standardsed katsemeetodid (ASTM International).

ISO 6508-1:2016, metallmaterjalid - Rockwelli kõvaduse test – 1. osa: katsemeetod (ISO).

ASTM C748-20, grafiitmaterjalide Rockwelli kõvaduse standardne katsemeetod (ASTM International).

ASTM C886-21, standardne katsemeetod süsinik- ja grafiitmaterjalide kõvaduse testimiseks skleroskoopiga (ASTM International).