Metode pengujian apa yang digunakan untuk mengukur kekerasan permukaan material?

Mengukur Ketahanan Permukaan: Tinjauan Kaedah Ujian Kekerasan

Ketahanan permukaan sesuatu material merupakan parameter penting dalam pelbagai aplikasi kejuruteraan dan pembuatan. Ia menentukan keupayaan bahan untuk menahan calar, haus, dan ubah bentuk apabila terdedah kepada daya luaran. Oleh itu, pengukuran kekerasan permukaan merupakan proses kritikal untuk memastikan kualiti dan prestasi komponen. Terdapat beberapa kaedah yang digunakan untuk menentukan kekerasan ini, namun tiga kaedah utama yang sering digunakan ialah ujian kekerasan Rockwell, Brinell, dan Vickers. Ketiga-tiga kaedah ini berkongsi prinsip asas yang sama: menilai rintangan bahan terhadap penembusan indentor (penembus) di bawah beban yang terkawal. Walau bagaimanapun, kaedah-kaedah ini berbeza dari segi jenis indentor, beban yang digunakan, dan kaedah pengiraan kekerasan.

Ujian Kekerasan Rockwell: Kaedah ini merupakan kaedah yang paling meluas digunakan kerana ia cepat, mudah, dan memberikan keputusan yang tepat. Ujian ini menggunakan indentor berbentuk kon berlian (untuk bahan keras) atau bola karbida (untuk bahan lembut). Indentor ditekan ke atas permukaan bahan dengan beban awal, diikuti dengan beban utama. Perbezaan kedalaman penembusan di antara beban awal dan beban utama digunakan untuk mengira nilai kekerasan Rockwell. Nilai kekerasan dinyatakan dengan simbol HRC (untuk kon berlian) atau HRB (untuk bola karbida), diikuti dengan nombor yang menunjukkan kekerasan. Ketepatan kaedah ini bergantung kepada kawalan beban dan ukuran kedalaman penembusan.

Ujian Kekerasan Brinell: Kaedah ini menggunakan bola keluli keras sebagai indentor. Beban yang digunakan dikenakan ke atas permukaan bahan untuk tempoh masa tertentu. Diameter kesan lekukan yang terhasil diukur dan digunakan untuk mengira nilai kekerasan Brinell (HB). Nilai HB mewakili beban yang dikenakan dibahagikan dengan luas permukaan lekukan. Kaedah ini sesuai untuk bahan yang lembut dan sederhana keras, tetapi kurang tepat untuk bahan yang sangat keras kerana saiz lekukan yang kecil sukar diukur dengan tepat. Ia juga meninggalkan kesan yang agak besar pada permukaan bahan, yang mungkin tidak sesuai untuk semua aplikasi.

Ujian Kekerasan Vickers: Kaedah ini menggunakan indentor berbentuk piramid berlian empat sisi. Beban yang dikenakan boleh divariasikan bergantung kepada kekerasan bahan. Ukuran pepenjuru lekukan yang terhasil diukur menggunakan mikroskop dan digunakan untuk mengira nilai kekerasan Vickers (HV). Kaedah ini menawarkan ketepatan yang tinggi dan sesuai untuk julat kekerasan yang luas, daripada bahan yang sangat lembut hingga sangat keras. Selain itu, saiz lekukan yang kecil menjadikan kaedah ini sesuai untuk ujian pada bahagian yang kecil atau nipis. Penggunaan indentor berlian juga memastikan ketahanan dan ketepatan ukuran yang tinggi.

Kesimpulannya, pemilihan kaedah ujian kekerasan permukaan yang sesuai bergantung kepada jenis bahan, ketebalan sampel, dan ketepatan yang diperlukan. Walaupun ketiga-tiga kaedah ini menawarkan kelebihan dan kekurangan masing-masing, ketiga-tiganya memberikan maklumat penting mengenai ketahanan permukaan material dan membantu dalam pemilihan dan kawalan kualiti bahan dalam pelbagai industri. Pemahaman yang mendalam tentang prinsip kerja dan keupayaan setiap kaedah adalah penting untuk memastikan hasil ujian yang tepat dan bermakna.