سختی سنجی به روش ویکرز( VICKERS )

محاسبه سختی مواد با استفاده از نسبت بار وارده به سطح فرو رفتگی (مثل آزمایش برینل) شامل سایر آزمونها نیز می گردد كه یكی از آنها آزمایش تعیین سختی به طریقه ویكرز می باشد. در این ازمایش از یك دندانه الماسه كوچك، به شكل هرم مربع القاعده استفاده می گردد كه زاویه نوك آن 136 درجه و بار وارده از 5 تا 120 كیلوگرم با تقسیمات 5 كیلوگرمی می تواند تغییر نماید.

به منظور اجرای آزمایش، قطعه نمونه را روی سندان قرار داده و به وسیله یك پیچ، سندان به سمت بالا حركت می نماید تا قطعه دقیقا نزدیك نوك دندانه قرار گیرد. سپس با آزاد كردن اهرم شروع كننده آزمایش، یك بازوی سنگین كه نسبت آن 20 به یك می باشد، رها شده و وزن بازو به ارامی بر روی وارد می آید و سپس بازو به محل اولیه بر می گردد. آماده كرده مجدد دستگاه برای ازمای، به وسیله فشار دادن یك پدال پایی انجام می شود. پس از آنكه سندان به پایین آورده شده یك میكروسكوپ بر روی قطعه قرار گرفته و قطر مربع فرور فتگی با دقت 0.001 میلی متر اندازه گرفته می شود. در صورت لزوم از ساچمه ای به قطر 1 یا 2 میلی متر به عنوان دندانه نیز می توان استفاده نمود. از دستگاه و یكرز اصولا در پژوهشها استفاده می شود، یكی از مزایای دستگاه و یكرز كه بعضی از كاربران این دستگاه به آن اعتراف كرده اند، دقت اندازه گیری ابعاد فرو رفتگی حاصله است. اندازه گیری قطر یك مربع، بسیار دقیق تر از اندازه گیری قطر یك دایره است زیرا برای اندازه گیری قطر دایره بایستی فاصله دو خط مماس بر دایره اندازه گرفته شود. روش ویكرز، نسبتاض سریع بوده و با آن می توان سختی نمونه های نازك تا 0.006 اینچ ضخامت را اندازه گرفت. گفته شده است كه تا محدوده 1300 درجه سختی (تقریباَ 150 درجه سختی برینل) نتایج این روش دارای دقت مطلوب می باشد. به نظر می رسد كه امكان مسطح شدن دندانه دستگاه و یكرز كمتر از دندانه برینل باشد. از معایب آزمایش ویكرز این است كه این آزمایش، مخرب بوده و سرعت اجرای آنم كمتر از ازمایش برینل و راكول است و سطح قطعه نمونه را بایستی قبل از آزمایش پرداخت نمود كه این كار وقت زیادی را می گیرد. اگرچه آزمایش ویكرز بسیار دقیق تر از راكول و برینل است ولی قیمت دستگاه آن نیز بسیار گرانتر می باشد. در مقابل، نتایج ازمایش ویكرز در سطح وسیعی از صنایع پذیرفته شده است. عدد سختی دستگاه ویكرز با دندانه الماس هرمی شكل، كه به صورت خلاصه، HV نوشته می شود، از فرمول زیر محاسبه می شود.

كه در این فرمول، HV عبارتست از عدد سختی و یكرز با دندانه الماسه هرمی شكل برحسب كیلوگرم بر میلی متر مربع، F بار وارده بر حسب كیلوگرم و d قطر مربع فرو رفتگی برحسب میلی متر است.

هنگامی که مقدار معمولی برای آزمون برینل بدست آید، DPH و BHN تقریبا برابرند. به دلیل شکل سنبه آزمون ویکرز، به آن آزمایش سختی هرم الماسی هم گفته می شود.

Pبار وارده بر حسب کیلوگرم  L  میانگین طول قطرها بر حسب میلی متر  θ زاویه میان وجوه مقابل الماس (136)

در دستگاه های آزمایش استاندارد ویکرز، دو تیغه، درون چشمی میکروسکوپ، تعبیه شده اند. تیغه ها طوری تنظیم می شوند که درست بر لبه های فرورفتگی منطبق شوند. فاصله بین دو تیغه از روی مقیاس متصل به چشمی خوانده می شود. عدد خوانده شده، عدد چشمی نام دارد و همراه هر دستگاه آزمایش جدول هایی برای تبدیل عدد چشمی به عدد سختی ویکرز به ازاء نیروهای مختلف وجود دارد. عدد چشمی را می توان با دقت 0.001 میلی متر خواند. برای دستیابی به بهترین جواب آزمون سختی، نیروی فرورونده باید طوری انتخاب شود که قطر فرورفتگی حدود 0.5 میلی متر باشد. ضخامت ماده آزمایش نباید کمتر از 1.5 D باشد.

تحلیل آزمون ویکرز: آثار فرورفتگی آزمون ویکرز، می تواند به شکل مربع، جاسوزنی بشکه ای باشد. فرو رفتگی به شکل جا سوزنی در نتیجه گود افتادگی فلز در اطراف وجوه مسطح هرم ایجاد می شود. این شرایط در مورد فلزات آنیل شده مشاهده می شود و طول قطر ها زیادتر برآورد شود. فرورفتگی به شکل بشکه ای در فلزات کار سرد شده ایجاد می شود. این فرورفتگی از برآمده شدن یا تجمع فلز در اطراف وجوه سنبه ناشی می شود. در این مورد اندازه قطر، سطح تماس را کم تر برآورد کرده و اعداد سختی با اشتباه زیاد بدست می آیند.

 مزایای آزمون ویکرز : آزمایش ویکرز به طور گسترده در تحقیقات مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا، با یک مقدار بار اعمالی مشخص، می توان سختی فلزات خیلی نرم (5 DPH) تا مواد خیلی سخت (DPH 1500) را اندازه گیری کرد. در روش های راکول و برینل مقدار بار یا نوع سنبه تغییر می کند و بنابراین نمی توان سختی مواد مختلف را بر حسب یک معیار با یکدیگر مقایسه کرد. مقدار بار آزمون ویکرز از 1 تا 120 کیلوگرم متغییر است و به سختی فلزی که آزمایش می شود بستگی دارد.

 معایب آزمون ویکرز  : علی رغم مزایای این آزمون، این آزمون به طور متداول دارای عیوب زیر است :

– سرعت کمی دارد.

– سطح نمونه باید با دقت آماده شود.

– در تعیین طول قطر امکان بیشتری برای بروز خطا موجود است.

بسته محاسبه سختی ویکرز