Как да тествате твърдостта на графита

Когато графитен компонент се износва рано или се повреди без предупреждение, инженерите рядко започват с предположения. Те започват със стесняване на променливите. Първият въпрос не екакво се обърка, нокъде да погледнем първо.

При повечето промишлени повреди, включващи графит-независимо дали става дума за износване, деформация или загуба на точност на размерите-най-бързата и най-обективна контролна точка е свойство,-свързано с повърхността. Тази контролна точка е твърдостта.

Твърдостта на графита не описва сила или товароносимост. Той описва колко добре материалът издържа на локализирано вдлъбнатина, повреди на повърхността и контактно напрежение по време на реална работа. Това единствено свойство влияе върху степента на износване, стабилността на ръба, поведението при обработка и дългосрочния-контрол на размерите. Ето защо твърдостта често разкрива проблеми много преди да се появят пукнатини или катастрофална повреда.

Това ръководство изгражда пълен и практически път на знания. Ще научите какво всъщност означава твърдостта на графита в промишлен контекст, как да измервате правилно твърдостта на графита и как да изберете правилния стандарт за изпитване на твърдостта на графита за вашето приложение. Ще научите също как да извършвате тест за твърдост по Рокуел за графит и как да тълкувате резултатите, така че вашият тест за контрол на качеството на графита да открива отклонения рано-преди да се превърне в скрап, преработка или непланиран престой.

Научната дефиниция

Твърдостта описва колко силно една повърхност се съпротивлява на постоянна, локализирана деформация от индентор. Методите за вдлъбнатина избутват стандартизиран индентор в повърхността при контролирани натоварвания, след което превеждат реакцията в число на твърдост. За промишления графит твърдостта ви помага да предвидите повреда на повърхността, загуба на ръбове и износване при натоварване.

Не бъркайте твърдостта с други механични термини:

• Твърдост: устойчивост на вдлъбнатини и повреди на повърхността.
• Якост: устойчивост на обемно разрушаване при натоварване (например якост на огъване или натиск).
• Издръжливост: устойчивост на растеж на пукнатини и абсорбция на енергия преди счупване.

Критично разграничение: промишлен графит срещу всекидневен графит

Хората научават "графитната твърдост" от моливите, но тестовете на сърцевината на молива наблягат на надраскване и срязване на слоя. Промишлените купувачи се нуждаят от контролирана твърдост на вдлъбнатината, тъй като частите усещат контактни натоварвания, вибрации и сили на обработка-а не натиск върху почерка.

Двойната природа на въглерода: кристални равнини и свързване

Графитът образува слоеста структура. Въглеродните атоми се свързват силно във всеки слой и по-слаби сили действат между слоевете. Тази структура създава насочено поведение. Тестова посока, която притиска слоевете, може да се държи различно от посока, която насърчава приплъзването на слоя. Това поведение обяснява защо трябва да картографирате множество точки и да записвате ориентация, когато тествате твърдостта.

Изостатичното предимство: Инженерна еднородност

Изостатичното пресоване прилага по-равномерно налягане по време на формоването. Този процес често поддържа по-последователни свойства във всички посоки. Когато стартиратеизостатичен графиттест за твърдост, все пак трябва да проверите разпределението в заготовката. Често виждате по-строги вариации, отколкото в много формовани илиекструдирани степени.

Ако искате да знаете значението на твърдостта на графита за части с висок-риск, първо вижте варианта. Уеднаквяването предпазва добива на обработка и помага на частите да поддържат геометрията в експлоатация.

Уравнението за устойчивост на износване

При много работни цикли твърдостта проследява поведението при износване. По-твърдата и по-равномерна повърхност има тенденция да задържа ръбовете по-дълго и да издържа по-добре на абразивни повреди. Използвайте проста верига от причини: Твърдостта нагоре → намаляне на повредата на повърхността → намаляне на степента на износване → нагоре на експлоатационния живот.

Твърдостта не действа сама. Двойките на триене, температурата, окисляването и моделите на натоварване могат да доминират износването. Все пак твърдостта ви дава бърз инструмент за скрининг, когато сравнявате степени при една и съща геометрия и условия на процеса.

Прецизна обработка: факторът за стабилност

Еднаквостта на твърдостта силно влияе върху стабилността на обработката. Меките зони могат да се натрошат или да се размажат, а твърдите зони могат да се настъргват или да се трошат. Тази вариация може да създаде разсейване на размерите, повърхностни дефекти и нестабилна геометрия на електрода. Ако обработвате високо-прецизни части за полупроводници или космическа техника, третирайте еднаквостта като най-високо{4}}ниво за приемане.

• Сценарий:АнEDM електродотговаря на средното число за твърдост на доставчика, но ъглите се износват бързо и размерите се променят по време на-работата.
• Често срещан модел на-причина:Заготовката съдържа меки ленти или твърди петна. Средната стойност скрива това разпределение. Проблемите с еднородността могат да увеличат преработката, честотата на смяна на електродите и общото време за обработка.
• Производствено въздействие:грешки в толеранса, повтарящи се отмествания на инструмента и по-висока консумация на електрод.
• Ако имате нужда от лесен начин за проверка:как да проверите качеството на графита, започнете с карта на твърдостта плюс проверка на плътността. Тази двойка често разкрива тенденциите в твърдостта на графита спрямо плътността в партидите.

Защо Rockwell (HRA/HRH или HRL) често пасва на Industrial Control

Много отбори избиратстил-Рокуелотстъп, защото работи бързо, поддържа повторяемост и пасва на входящите работни потоци за проверка. За графит-специфична практика, ASTM C748 описва изпитване по Rockwell L скала заграфитни материалии връзки обратно към ASTM E18 за обща процедура на Рокуел. ISO 6508-1 описва методите за изпитване на Rockwell и дефинициите на мащаба за метални материали.

Не смесвайте везните. Едно число има смисъл само когато запазите същия мащаб, отстъп, натоварвания, правила за престой и формат на отчитане. Ако вашата клиентска спецификация изисква HRA, използвайте HRA от край до край. Ако вашата вътрешна система използва HRL съгласно ASTM C748, поддържайте HRL последователен.

Rockwell срещу Shore срещу Brinell: Бърза проверка за графит

Rockwell поддържа бърз QC и ясно отчитане. Методите за отскок могат да помогнат за бърз скрининг, но те рядко предлагат чисто преобразуване в Rockwell за графит. Brinell често пасва на метали и по-меки, хомогенни материали. Може да се бори с крехки, порести повърхности и малки графитни елементи.

• Използвайте Rockwell, когато искате повтаряща се входяща проверка и надеждна документация.
• Използвайте методи за отскок, когато имате нужда от бърз скрининг и контролирате корелацията във вашия собствен процес.
• Избягвайте диаграми за преобразуване между графитни скали за твърдост, освен ако не ги валидирате със собствени материали.

Основно оборудване за тестване и контролен списък за пред{0}}тест

• Калибриран тестер за твърдост на Rockwell за избраната от вас скала
• Правилен индентор (топка или диамантен конус) и проверени натоварвания
• Сертифицирани референтни блокове за същия мащаб
• Твърда опора/наковалня и стабилно приспособление за проби
• Чиста, вибрационно-контролирана повърхност и постоянна стайна температура

Този раздел поддържа методи за тестване на графит и одити на стандарти. Освен това ви помага да сравнявате доставчиците по качество на документацията, а не по маркетингови твърдения.

Стъпка 1 - Подготовка на пробата: Основата на точността

Добрата подготовка предотвратява фалшивото разсейване. За тестване на HRL на графит съгласно ASTM C748 много лаборатории използват базови изисквания като: минимална дебелина на образеца от 6,35 mm (0,25 инча), грапавост на повърхността, която не надвишава 125 микроинча Ra, и здрава опора под индентора.

Дръжте тестовата повърхност равна и успоредна на опорната повърхност.

Подгответе гладко покритие и отстранете остатъците от порите.

Поддържайте достатъчна дебелина, за да предотвратите огъване или опорни ефекти.

Стъпка 2 и 3 - калибриране на оборудването и картографиране на тестовите точки

Калибрирането потвърждава вашия тестер. Потвърдете показанията с правилния референтен блок, преди да тествате производствени проби.

Картографирането разкрива разпространение. Една-единствена точка може да скрие проблеми. Използвайте едно от тези оформления в зависимост от размера на частта:

Картографиране на мрежа (най-добро за заготовки и големи части).

Диагонално картографиране (бързо пресяване за по-малки части).

Стъпка 4 - Изпълнение на теста: Зареждане, задържане, четене

Следвайте спецификацията на вашия мащаб. Много лаборатории прилагат първо минималното натоварване, след това прилагат основното натоварване, задържат за контролирано време на престой, след това четат и записват.

Примерни контролни настройки (коригирайте, за да отговарят на вашите спецификации):

Малък товар: 10 kgf (обикновен малък товар на Rockwell).

Основно натоварване: 60 kgf (често се използва за някои везни на Rockwell).

Време на задържане: използвайте 15 ± 1 секунди, освен ако вашият стандарт или спецификация на клиента не задава различна стойност.

Поставете вашето видео вграждане в тази точка, за да покажете дисциплина при сядане, зареждане, четене и разстояние.

Стъпка 5 & 6 - Записване на данни и изотропен анализ

Запишете координатите и стойностите на точките. След това изчислете средната стойност, диапазона и стандартното отклонение. Използвайте обхвата като проста врата за еднородност. За много програми диапазон от 3 точки или по-малко сигнализира за отлична еднородност (специфична-скала).

За HRL работа по ASTM C748 много лаборатории поддържат поне 6,35 mm (0,25 инча) между вдлъбнатините и от ръбовете. Това разстояние намалява взаимодействието между импресиите и ръбовите ефекти.

Отвъд средното: Истината се крие в еднообразието

Един добър отчет показва повече от средното. Той показва броя на точките, оформлението на точките и разпространението. Поискайте средна стойност, диапазон и стандартно отклонение. Поискайте етикети за лице/ориентация върху формован или екструдиран материал.

Отраслови показатели: Типични диапазони на твърдост за ключови приложения

Различните доставчици използват различни мащаби. Таблицата по-долу използва HRA, тъй като много спецификации за покупка го споменават. Третирайте тези диапазони като отправна точка. Потвърдете окончателното си изискване с вашия дизайнерски екип и вашия валидиран процес.

Графитната твърдост ви дава контролиран и измерим индикатор за качество. Когато следвате последователен стандарт за тестване на твърдостта на графита, подготвяте пробите правилно и анализирате еднородността-не само средната-намалявате изненадите при обработката и обслужването. Професионалното тестване защитава добива, времето за работа и общите разходи.

Изпратете ни вашата графитна частили отчет за твърдост за безплатен преглед на ефективността и практически предложения за подобрение.

Референтни стандарти (за закупуване на спецификации и лабораторна документация)

ASTM E18-22, Стандартни методи за изпитване за твърдост по Рокуел на метални материали (ASTM International).

ISO 6508-1:2016, Метални материали - Тест за твърдост по Рокуел - Част 1: Метод за изпитване (ISO).

ASTM C748-20, Стандартен метод за изпитване за твърдост по Рокуел на графитни материали (ASTM International).

ASTM C886-21, Стандартен тестов метод за тестване на твърдост със склероскоп на въглеродни и графитни материали (ASTM International).