ちょっと、そこ！ブリネル硬さ試験機のサプライヤーとして、私はこれらの気の利いた機械がどのように機能するかを詳しく説明できることにとても興奮しています。それでは、早速入っていきましょう！
硬度試験はどうなるのでしょうか?
ブリネル硬度計の操作方法の核心に入る前に、なぜ硬度をテストするのかを理解することが重要です。硬度は、通常はへこみによる永久変形に対する材料の耐性です。材料の硬度を知ることで、耐摩耗性、強度、さらには熱処理の品質など、その特性について多くのことがわかります。この情報は、製造、冶金、エンジニアリングなどの業界において非常に重要です。
ブリネル硬さ試験の基礎
ブリネル硬さ試験は、1900 年にスウェーデンの技術者ヨハン アウグスト ブリネルによって開発されました。これは、材料の硬度を測定するための最も古くて信頼性の高い方法の 1 つです。この試験では、硬い球状の圧子を、一定の荷重下で試験対象の材料の表面に一定時間押し込みます。
ブリネル硬さ試験機の主要コンポーネント
一般的なブリネル硬度計には、いくつかの主要部品があります。
- 圧子: これは通常、硬化鋼またはタングステンカーバイドのボールです。最も一般的なボールの直径は 10 mm、5 mm、2.5 mm です。ボールのサイズの選択は、試験片の材質とサイズによって異なります。
- 荷重付与機構: この部分は、圧子に特定の制御された荷重を加える役割を果たします。荷重は、材料の硬さと圧子のサイズに応じて、数キログラムから数千キログラムまでの範囲になります。
- アンビル：アンビルは試験片を置く面です。正確な結果を得るには、平らで硬い必要があります。
- 測定システム: くぼみを作成した後、くぼみの直径を測定する必要があります。最近の試験者は、多くの場合、光学式またはデジタル式の測定システムを使用して、くぼみの直径を正確に測定します。
テストの仕組みを段階的に説明
ステップ 1: 準備
まず、試験片を準備する必要があります。試験片の表面は平らで滑らかで、汚れ、油、酸化物層があってはなりません。表面が粗い場合、押し込み測定の精度に影響を与える可能性があります。また、テストする材料に基づいて、適切な圧子と荷重を選択する必要があります。たとえば、より硬い材料にはより大きな荷重とより小さな圧子が必要ですが、より柔らかい材料にはより小さな荷重とより大きな圧子を使用できます。
ステップ 2: 荷重を加える
試験片の準備ができたら、ブリネル硬度計のアンビルに置きます。次に、圧子を試験面の真上に配置します。次いで、荷重付与機構が作動して、所定の荷重を圧子に加える。負荷は特定の時間 (通常は 10 ～ 30 秒) 維持されます。この間、圧子が材料を押し込み、くぼみが作成されます。
ステップ 3: くぼみの測定
指定した時間が経過すると負荷が解除されます。今度は、試験片の表面に残ったくぼみの直径を測定します。前に述べたように、現代のテスターは光学式またはデジタル式の測定システムを使用しています。通常、光学システムでは顕微鏡を使用してくぼみを拡大し、直径は校正されたスケールを使用して測定されます。一方、デジタル システムは、カメラとソフトウェアを使用してくぼみの画像をキャプチャして分析し、より正確で効率的な測定を提供します。
ステップ 4: ブリネル硬度数 (BHN) の計算
くぼみの直径がわかったら、ブリネル硬度数 (BHN) を計算できます。 BHN の計算式は次のとおりです。
[BHN=\frac{2P}{\pi D(D - \sqrt{D^{2}-d^{2}})}]
ここで、(P) は適用される荷重 (キログラム単位)、つまり力、(D) は圧子の直径 (ミリメートル)、(d) は圧子の直径 (ミリメートル) です。
BHN 値は、材料の硬度の指標となります。 BHN が高いほど材料が硬いことを意味し、BHN が低いほど材料が柔らかいことを示します。
さまざまな種類のブリネル硬度計
自動ブリネル硬さ試験機
これらのテスターは、テスト プロセスを自動化するように設計されています。自動的に荷重を加え、くぼみを測定し、BHN を計算できます。これにより、時間が節約されるだけでなく、人的ミスの可能性も減ります。自動ブリネル硬度計は、大規模な製造工場などの大量の試験環境に最適です。
ブリネル硬さ試験機
これは、ブリネル硬さ試験を実行する機械のより一般的な用語です。手動でも自動でも構いません。手動機械では、手動で荷重を加えたり、くぼみを測定したりするなど、より多くのオペレータの介入が必要になります。ただし、多くの場合、より手頃な価格であり、テスト量が少ない小規模な作業場や研究室に適しています。
微荷重ブリネル硬さ試験機
名前が示すように、これらのテスターは比較的小さな負荷を使用します。これらは、小さいまたは薄い試験片、および高荷重に敏感な材料の試験に最適です。微荷重ブリネル硬度計は、プラスチックや一部の非鉄金属など、さまざまな材料の正確な硬度測定を行うことができます。
ブリネル硬度試験の利点と限界
利点
- 信頼性: ブリネル硬さ試験は、確立された信頼性の高い方法です。 1世紀以上にわたって使用されており、業界で広く認識されています。
- 適用性：軟質プラスチックから超硬金属まで幅広い材料の検査に使用できます。
- 大きな凹み: ブリネル試験によって作られた比較的大きなくぼみにより、より広い領域にわたる平均硬度値が得られ、材料全体の硬度をよりよく表すことができます。
制限事項
- 表面の損傷: この試験では試験片の表面に比較的大きなくぼみが残りますが、これは用途によっては許容できない場合があります。
- 試験時間: テストは、特に手動テスターを使用する場合、時間がかかることがあります。
- サイズと形状の制限: 試験片はくぼみに対応するのに十分な大きさである必要があり、その形状はアンビル上に適切に配置できる必要があります。
当社のブリネル硬さ試験機を選ぶ理由
ブリネル硬さ試験機のサプライヤーとして、当社はお客様の特定のニーズを満たす高品質試験機を幅広く提供しています。当社のテスターは最新のテクノロジーを使用して構築されており、正確で信頼性の高い結果を保証します。必要かどうか自動ブリネル硬さ試験機大量のテストまたは微荷重ブリネル硬さ試験機デリケートな素材でも安心です。
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参考文献
- Callister、WD、Rethwisch、DG (2010)。材料科学と工学: 入門。ワイリー。
- ASTMインターナショナル。 （2018年）。 ASTM E10 - 18: 金属材料のブリネル硬度の標準試験方法。