حاسبة رقم صلابة برينيل

رقم صلابة برينل (BHN) هو مقياس لصلابة المواد، وخاصة المعادن، ويعتمد على مقياس صلابة التغميق. تتضمن هذه التجربة الضغط على كرة فولاذية بقطر محدد بقوة محددة في المادة، وقياس قطر التغميق الذي تتركه الكرة. توفر هذه الطريقة قيمة عددية تمثل مقاومة المادة للتشوه تحت الحمل، وهي خاصية حاسمة في علم المواد والهندسة.

الخلفية التاريخية

طوّر المهندس السويدي يوهان أوغست برينل في أوائل القرن العشرين اختبار صلابة برينل، وكانت أول طريقة موحدة لاختبار صلابة المعادن. أصبح هذا الاختبار منذ ذلك الحين إجراءً أساسياً في مجال علم المواد، حيث يوفر وسيلة بسيطة وفعالة لتقييم قوة المادة ومقاومتها للتآكل.

صيغة الحساب

صيغة حساب رقم صلابة برينل هي:

\[ BHN = \frac{2P}{\pi D (D - \sqrt{D^2 - d^2})} \]

حيث:

• \(P\) هي الحمولة المطبقة بالكيلوجرام-قوة (kgf).
• \(D\) هو قطر الكرة الفولاذية المستخدمة في الاختبار (مم).
• \(d\) هو قطر التغميق الناتج عن الكرة الفولاذية على سطح المادة (مم).

مثال على الحساب

لقوة (P) مقدارها 3000 kgf، وقطر كرة فولاذية (D) 10 مم، وقطر تغميق (d) 5 مم، فإن رقم صلابة برينل يحسب على النحو التالي:

\[ BHN = \frac{2 \times 3000}{\pi \times 10 (10 - \sqrt{10^2 - 5^2})} = القيمة \]

(أدخل القيمة المحسوبة تحديدًا من الصيغة المعطاة هنا.)

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعد رقم صلابة برينل أمرًا بالغ الأهمية لما يلي:

1. اختيار المواد: المساعدة في اختيار المواد المناسبة للتطبيقات الهندسية بناءً على متطلبات الصلابة.
2. مراقبة الجودة: العمل كاختبار قياسي في التصنيع لضمان اتساق وجودة المواد.
3. التحليل المقارن: توفير أساس لمقارنة صلابة مواد مختلفة أو ظروف المعالجة الحرارية.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي المواد التي يمكن اختبارها باستخدام اختبار صلابة برينل؟

   • اختبار برينل مناسب لمعظم المعادن، باستثناء المواد الصلبة جدًا التي قد تلحق الضرر بالكرة الفولاذية.

2. كيف يؤثر قطر الكرة الفولاذية على الاختبار؟

   • عادةً ما تُستخدم الكرات الأكبر والأحمال الأثقل للمواد الأقل صلابة لإنتاج تغميق قابل للقياس، بينما تُستخدم الكرات الأصغر والأحمال الأخف للمواد الأكثر صلابة.

3. هل يمكن تحويل صلابة برينل إلى مقاييس صلابة أخرى؟

   • نعم، توجد جداول تحويل متاحة لتقريب التكافؤات بين برينل، وفيكرز، وروكويل، ومقاييس الصلابة الأخرى.

يُعد اختبار صلابة برينل طريقة أساسية ومستخدمة على نطاق واسع لقياس صلابة المواد، وهو أمر ضروري لضمان ملاءمة المواد لتطبيقاتها المقصودة.