جامعة كاليفورنيا في إرفاين: حل اختبارات الصلابة على الأسطح الصعبة

العديد من طرق اختبار الصلابة التقليدية غير مناسبة للتطبيقات المتخصصة.

نتحدث هنا عن التحدي الكبير المتمثل في الحصول على قراءة دقيقة للمواد الرقيقة، والمعرفة المتخصصة اللازمة لإجراء اختبار الصلابة للطلاءات أو لاختبار الصلابة للأسطح المُقسّاة سطحيًا.

بالنسبة للمختصين المسؤولين عن مراقبة الجودة، يُعدّ هذا مصدر إحباط معروف. أي شخص شاهد أداة اختبار صلابة قياسية تُلحق الضرر بمكون نهائي يُدرك تمامًا ما نشير إليه.

من واقع خبرتنا، تتطلب هذه التطبيقات نهجًا أكثر ذكاءً.

مقال ذو صلة: كيفية إجراء اختبار صلابة UCI (دليل ASTM A1038)

مبدأ التشغيل بسيط وفعال. يستخدم جهاز الاختبار مسبارًا مزودًا بقضيب مهتز، يُضغط على القطعة المراد اختبارها بقوة خفيفة ومحددة مسبقًا. يُحدث القضيب انخفاضًا دقيقًا، ويشير التغير في تردد اهتزازه إلى صلابة المادة.

يؤدي السطح الأكثر صلابة إلى تغير أكبر في التردد. يوفر الجهاز قيمة فورية يمكنك الاعتماد عليها.

جهاز متعدد الاستخدامات وعام الأغراض مثل جهازنا جهاز اختبار الصلابة بالموجات فوق الصوتية المحمول - UCI-3000H مثالي هنا.

من الناحية الفنية، يتوافق هذا مع معايير الصناعة مثل ASTM A1038، التي تؤكد على أهمية تثبيت العينة بشكل صحيح لتجنب أي تأثير من الركيزة أو الحواف (Burik & Pešek، 2014؛ Mihaliková et al.، 2011).إنها طريقة دقيقة، ولكن عوامل مثل كيفية تثبيت العينة يمكن أن تؤثر على القراءة النهائية (Burik & Pešek، 2014).

لإجراء اختبار صحيح، ننصح بالتركيز على هذه الاعتبارات الرئيسية:

- توفير قاعدة صلبة: يجب وضع المادة على سطح صلب ومستوٍ. هذا يمنع أي انثناء أثناء الاختبار، وهو أمر ضروري للحصول على قراءة صحيحة.

- تطبيق حمل الاختبار الصحيح: ابدأ دائمًا بأخف إعداد مناسب للقوة على جهاز الاختبار. هذا يضمن أن القياس غير متلف ويتجنب تأثير سندان الدعم.

- التأكد من سُمك المادة: من المهم التحقق من أن المادة تفي بالحد الأدنى للسُمك المطلوب لطريقة UCI. يضمن هذا الفحص أن تعكس القراءة خصائص المادة نفسها.

الوصول إلى قيم الصلابة الحقيقية: كيفية إجراء اختبار الصلابة للطلاءات

بالنسبة للعديد من المكونات، يوفر الطلاء خصائص الأداء الأساسية. على سبيل المثال، طلاء الرش الحراري المقاوم للتآكل على أحد مكونات جهاز هبوط الطائرة، أو طلاء الكروم الصلب داخل أسطوانة هيدروليكية.

يعتمد نجاح هذه الأجزاء على إجراء اختبار الصلابة الصحيح للطلاءات.هذه نقطة بالغة الأهمية، لأنه على الرغم من أن طريقة UCI ممتازة لهذه المهمة، إلا أن النتائج قد تتأثر بالركيزة إذا لم يكن الطلاء سميكًا بما فيه الكفاية (Gogolinskii et al., 2019).

للحصول على نتائج موثوقة، من الضروري مراعاة خصائص كل من الطلاء والمادة الأساسية، واستخدام بروتوكولات معايرة مناسبة (بوريك وبيشيك، 2014). ولأقصى قدر من التكرارية، يضمن استخدام نموذج مزود بمسبار آلي، مثل جهازنا UCI-3000M، تطبيق حمل الاختبار بشكل متطابق في كل مرة.

للتحقق من صلابة الطلاء بشكل صحيح، نقترح اتباع الإجراء التالي:

- الحفاظ على تعامد المسبار:تأكد من تثبيت المسبار بزاوية 90 درجة على السطح. يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية لإنشاء انبعاج مناسب والحصول على نتيجة دقيقة وقابلة للتكرار على الطبقة الرقيقة. - اختيار حمل مناسب للطلاء: يجب أن يكون حمل الاختبار خفيفًا بما يكفي لاحتواء الانبعاج بالكامل داخل طبقة الطلاء. هذه الدقة هي مفتاح نجاح اختبار صلابة الطلاء. - تجهيز موقع الاختبار: يلزم وجود سطح أملس ونظيف للحصول على نتائج موثوقة. إذا كان السطح خشنًا للغاية، فقد تكون القراءات غير متسقة. يمكن لتلميع منطقة الاختبار برفق تحسين الاتساق. التحقق من صحة العملية باستخدام اختبار الصلابة للأسطح المُقسّاة سطحيًا في رأينا المهني، يُعد اختبار الصلابة للأسطح المُقسّاة سطحيًا خطوة تحقق حاسمة. ومن الأمثلة العملية المثالية التأكد من أن أسنان علبة التروس الصناعية أو سطح عمود الكامات قد تم تقسية سطحها بشكل صحيح. تؤكد الأبحاث أن طريقة UCI فعالة للغاية لهذه الأسطح، طالما أن طبقة التقسية عميقة بما يكفي لمنع تأثير اللب الأكثر ليونة (Junek et al., 2017).

ساهمت التطورات الحديثة في تقنية UCI، مثل المجسات المزودة بمستشعرات حمل مدمجة، في تحسين الدقة وتقليل المتغيرات التي يعتمد عليها المستخدم، مما يجعلها أكثر موثوقية لهذا التطبيق تحديدًا (Frehner، 2017؛ Frehner وآخرون، 2017).

لهذا الغرض، يمكن أن يكون جهاز متخصص مثل جهازنا جهاز اختبار صلابة الموجات فوق الصوتية ذو المجس الطويل - UCI-3300C ذا قيمة كبيرة. للتأكد من نجاح المعالجة الحرارية، اتبع الخطوات التالية: - تحديد منحنى الصلابة: لا تعتمد على قراءة واحدة. خذ قياسات متعددة من السطح الخارجي إلى الداخل لرسم خريطة تدرج الصلابة والتحقق من عمق التصليد الفعال. - استهداف مناطق الإجهاد العالي: استخدم المسبار الدقيق لاختبار المناطق الحرجة المعرضة للتآكل الشديد، مثل أطراف أسنان التروس، للتأكد من وصولها إلى الصلابة المطلوبة. - عزل طبقة التصليد: استخدم دائمًا قوة اختبار خفيفة. يضمن هذا أن يكون الانبعاج محصورًا في الطبقة المُقسّاة فقط، ويمنع الطبقة الداخلية الأكثر ليونة من التسبب في قراءة خاطئة ومنخفضة. شريكك في اختبارات الصلابة المتقدمة في كواليتيست، نقدم حلولًا لهذه التحديات الصناعية المحددة. نركز على تزويد عملائنا بأدوات يمكنهم الاعتماد عليها، ونعلم أن هذه الأدوات يجب أن تكون فعّالة من حيث التكلفة. صُممت مجموعتنا من أجهزة اختبار الصلابة المحمولة بالموجات فوق الصوتية، بدءًا من جهاز UCI-3000 العملي وصولًا إلى نماذج المجسات المتخصصة، لحل مشاكل الاختبار هذه تحديدًا، بدءًا من كيفية قياس الصلابة على المواد الرقيقة وصولًا إلى التحقق من صلابة الغلاف.

نؤمن بأن هذه الأجهزة سهلة الاستخدام هي الأمثل لتمكين فريقك من إجراء الاختبارات أينما دعت الحاجة.

نحن ملتزمون بمساعدتك على تحسين سير عملك وضمان سلامة منتجاتك. إذا كنت تبحث عن طريقة أفضل لاختبار صلابة منتجاتك، فننصحك بالاطلاع على مجموعتنا من أجهزة اختبار الصلابة المحمولة بالموجات فوق الصوتية.

تفضل بزيارة صفحة منتجاتنا أو تواصل مع فريقنا لمزيد من المعلومات.

المراجع:

1. Burik, P., & Pešek, L. (2014). Effect of Experimental Factors on Hardness Measurement Using the UCI Technique. منتدى علوم المواد، 782، 61-64. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.782.61 2. فرينر، سي. (2017). جيل جديد من مجسات UCI مع كشف دقيق للحمل: نظرة عامة وفوائد عملية. 3. فرينر، سي.، مينيك، ر.، جاتيكر، ف.، وشاي، د. (2017). تطورات اختبار صلابة المعاوقة التلامسية فوق الصوتية (UCI) بناءً على مراقبة الحمل المستمرة أثناء عملية الانضغاط، والفوائد العملية. 4. غوغولينسكي، ك.، سياسكو، ف.، أومانسكي، أ.، نيكازوف، أ.، وبوبكوفا، ت. (2019). قياسات الخواص الميكانيكية باستخدام أجهزة اختبار الصلابة المحمولة: المزايا، والقيود، والآفاق. مجلة الفيزياء: سلسلة المؤتمرات، 1384. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1384/1/012012 5. جونيك، م.، يانوفيتش، ج.، ودوتشاك، ب. (2017). اعتماد صلابة مقاومة التلامس بالموجات فوق الصوتية على معامل يونغ لمرونة الفولاذ المقاوم للزحف. أكتا إيميكو، 6، 27-32. https://doi.org/10.21014/acta_imeko.v6i1.325

6. Mihaliková, M., Német, M., & Zubko, P. (2011). USING THE VIDEOEXTENSTOMETRY AND UCI-HARDNESS FOR MONRTORING OF AUTOMING STEEL SHEETS.