Τι είναι η σκληρότητα Brinell;

Η δοκιμή σκληρότητας Brinell χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της σκληρότητας των υλικών σε σχέση με άλλα υλικά σε μια σταθερή κλίμακα, έτσι ώστε οι επιστήμονες να μπορούν να αναπαράγουν τα αποτελέσματα και να έχουν ένα πλαίσιο αναφοράς για τη δεδομένη σκληρότητα ενός υλικού. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, μια μικρή σφαίρα από χάλυβα ή καρβίδιο πιέζεται μέσα στο υλικό άγνωστης σκληρότητας με καθορισμένη ποσότητα πίεσης. Το εμβαδόν της προκύπτουσας εσοχής μετράται και εφαρμόζεται ένας μαθηματικός τύπος για να δώσει έναν αριθμό σκληρότητας Brinell. Η σκληρότητα Brinell χρησιμοποιείται συνήθως σε σχέση με μέταλλα και κράματα, αν και μπορεί να αναφέρεται και σε άλλα υλικά.

Το τεστ πήρε το όνομά του από τον Johan August Brinell, έναν Σουηδό μηχανικό που έζησε από το 1849-1925. Η δουλειά του με τα μέταλλα οδήγησε σε πολλές ανακαλύψεις, συμπεριλαμβανομένης της δοκιμής σκληρότητας Brinell. Το όνομά του συνδέεται επίσης με το brinelling, έναν μηχανολογικό όρο που αναφέρεται στο σημείο στο οποίο ένα μέταλλο θα αστοχήσει ως αποτέλεσμα φορτίου και κρούσης. Ανέπτυξε τη σκληρότητα Brinell το 1900 και η ανακάλυψη έφερε επανάσταση στον τομέα της μηχανικής, καθώς δημιούργησε μια τυποποιημένη κλίμακα στην οποία μπορούσε εύκολα να αναφερθεί.

Σε μια δοκιμή για τη σκληρότητα Brinell, η χρησιμοποιούμενη μπάλα έχει συνήθως διάμετρο περίπου 4/10 της ίντσας (10 χιλιοστά). Εάν το υλικό είναι εξαιρετικά σκληρό, η μπάλα θα είναι κατασκευασμένη από βολφράμιο ή καρβίδιο, ενώ μια απλή χαλύβδινη σφαίρα αρκεί για πιο μαλακές ουσίες. Η ποσότητα της πίεσης ποικίλλει επίσης ανάλογα με το υλικό, αλλά μια τυπική ποσότητα πίεσης για σκληρότερες ουσίες είναι 6,614 λίβρες (3,000 κιλά). Η μπάλα πιέζεται μέσα στο υλικό που δοκιμάζεται για τριάντα δευτερόλεπτα και στη συνέχεια αφαιρείται έτσι ώστε να μπορεί να μετρηθεί η εσοχή. Ο τύπος διαιρεί τη δύναμη που χρησιμοποιείται με την επιφάνεια της εσοχής.

Όταν δίνεται η σκληρότητα Brinell ενός υλικού, είναι συμβατικό να αναφέρονται οι συνθήκες της δοκιμής και χρησιμοποιούνται μετρικές μετρήσεις. Η λίστα ξεκινά με τον αριθμό σκληρότητας Brinell, ακολουθεί τον τύπο της μπάλας που χρησιμοποιείται και, στη συνέχεια, παραθέτει τη διάμετρο της σφαίρας, την ποσότητα της δύναμης που εφαρμόζεται και το χρόνο. Για παράδειγμα, το πεύκο, ένα εξαιρετικά μαλακό ξύλο, θα αναφέρεται ως εξής: 1.6 HBS 10/100/30. Αυτό σημαίνει ότι η σκληρότητα Brinell του πεύκου είναι 1.6 όταν αποτυπώνεται με μια σφαίρα από σκληρυμένο χάλυβα που έχει διάμετρο 4/10 της ίντσας (10 χιλιοστά) κάτω από βάρος 220 λίβρες (100 κιλά) για 30 δευτερόλεπτα.