Bagaimana prinsip kerja pada uji kekerasan Brinell?

Mengungkap Rahsia Kekerasan Bahan: Prinsip Kerja Ujian Brinell

Ujian kekerasan Brinell merupakan kaedah yang meluas digunakan untuk mengukur kekerasan sesuatu bahan, terutamanya logam. Prinsip kerjanya berlandaskan konsep penekanan statik, di mana satu bebola keras, biasanya diperbuat daripada karbida tungsten atau keluli aloi, ditekankan ke atas permukaan bahan uji dengan beban yang telah ditetapkan. Keupayaan bahan untuk menahan ubah bentuk kekal akibat penekanan ini menjadi ukuran kekerasannya.

Proses ujian ini bermula dengan meletakkan spesimen uji di atas plat ujian mesin Brinell. Seterusnya, bebola penekanan, atau dikenali sebagai indentor, dikenakan beban yang telah dikalibrasi secara tegak lurus ke atas permukaan spesimen. Beban ini dikekalkan untuk tempoh masa yang tertentu, biasanya antara 10 hingga 30 saat, bagi membolehkan kesan penekanan mencapai tahap keseimbangan.

Setelah beban dilepaskan, akan terhasil satu lekukan kekal berbentuk bulat pada permukaan spesimen. Diameter lekukan ini diukur dengan teliti menggunakan mikroskop khas yang dilengkapi dengan skala terkalibrasi. Diameter ini merupakan data penting untuk pengiraan nilai kekerasan Brinell.

Berbeza dengan kaedah pengukuran kekerasan lain yang mengukur kedalaman penekanan, ujian Brinell menitikberatkan pengukuran diameter lekukan. Ini kerana diameter lekukan lebih mudah dan tepat untuk diukur, terutamanya pada bahan yang mempunyai permukaan kasar atau tidak rata.

Nilai kekerasan Brinell (BHN) dikira menggunakan formula berikut:

BHN = (2P) / (πD(D – √(D² – d²)))

di mana:

• P = beban yang dikenakan (kgf)
• D = diameter bebola penekanan (mm)
• d = diameter lekukan (mm)

Formula ini mencerminkan hubungan antara beban yang dikenakan, saiz bebola penekanan dan diameter lekukan yang terhasil. Nilai BHN yang lebih tinggi menunjukkan bahan yang lebih keras, iaitu bahan yang lebih tahan terhadap ubah bentuk kekal.

Kelebihan ujian Brinell termasuklah kemudahan pengendalian, kos yang berpatutan dan kesesuaiannya untuk pelbagai jenis bahan, termasuk logam ferus dan bukan ferus, bahan aloi dan juga beberapa jenis bahan bukan logam. Walau bagaimanapun, kaedah ini kurang sesuai untuk bahan yang sangat keras atau nipis kerana berpotensi menyebabkan keretakan atau penembusan bebola penekanan.

Kesimpulannya, ujian kekerasan Brinell menawarkan kaedah yang mudah dan berkesan untuk mengukur kekerasan bahan berdasarkan prinsip penekanan statik. Pengukuran diameter lekukan dan pengiraan menggunakan formula khusus membolehkan penentuan nilai BHN yang mencerminkan ketahanan bahan terhadap ubah bentuk kekal. Kegunaan ujian Brinell meluas dalam pelbagai industri, termasuk pembuatan, pembinaan dan kejuruteraan, bagi memastikan kualiti dan ketahanan bahan yang digunakan.