سختی یک خاصیت مکانیکی اساسی است که مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکل پلاستیک دائمی (مانند فرورفتگی، خراش یا سایش) را توصیف می‌کند. در صنایع سنگین، تعمیرات موتورآلات، و بازرسی کیفیت، ارزیابی سختی برای تأیید عملیات حرارتی صحیح (مانند آنیلینگ یا تمپرینگ) و پیش‌بینی عمر مفید قطعه حیاتی است. سختی‌سنجی پرتابل (Portable Hardness Testing)، به ویژه با استفاده از روش‌های (به عنوان روش رایج پرتابل) و (با دستگاه‌های پرتابل جدید)، این امکان را فراهم می‌آورد که این ارزیابی‌ها بدون نیاز به برش نمونه و انتقال آن به آزمایشگاه انجام شود.

۱. معرفی روش‌های سختی‌سنجی پرتابل

دو روش رایج برای سختی‌سنجی پرتابل وجود دارد که هر کدام بر اساس اصل فیزیکی متفاوتی عمل می‌کنند:

الف) روش لیب ( LEEB- Rebound Hardness Test)

روش LEEB که رایج‌ترین روش سختی‌سنجی پرتابل است، بر اساس اصل انرژی بازگشتی کار می‌کند.

• اصول کار: یک پرتابه (Impact Body) با نوک کاربیدی (یا الماس) به سطح قطعه پرتاب می‌شود. پرتابه به دلیل سختی قطعه، با سرعت کمتری باز می‌گردد. سنسور دستگاه، سرعت پرتابه را قبل از برخورد () و بعد از بازگشت () اندازه‌گیری می‌کند.

• محاسبه: عدد LEEB (HLD) از نسبت این دو سرعت محاسبه می‌شود:

HLD=1000*Vr/Vi

• مزیت کلیدی: سرعت بسیار بالا، قابلیت حمل آسان و استفاده بر روی قطعات بسیار بزرگ، سنگین و با زوایای مختلف.

• محدودیت: نیاز به حداقل وزن و ضخامت قطعه برای جلوگیری از تأثیرپذیری ارتعاشات قطعه در نتیجه برخورد پرتابه.

ب) روش راکول پرتابل ( RockWell- Static Indentation)

تکنولوژی‌های جدیدتر، روش سنتی Rockwell (که معمولاً رومیزی است) را به صورت پرتابل نیز ارائه می‌دهند.

• اصول کار: یک نیروی استاتیک (ثابت) از طریق یک فرورونده (Indenter) بر روی سطح اعمال می‌شود. سپس عمق نفوذ اندازه‌گیری می‌گردد. این روش به فرکانس‌های بازگشتی یا ارتعاشات وابسته نیست.

• مزیت کلیدی: تطابق مستقیم با نتایج آزمایشگاهی استاندارد Rockwell (HRB-HRC)  و عدم نیاز به قطعات سنگین.

• محدودیت: کندتر از روش LEEB است و نیاز به سطح صاف‌تر دارد.

۲. کاربردهای حیاتی در صنعت و کارگاه‌ها

سختی‌سنجی پرتابل، ابزاری ضروری در نگهداری پیش‌بینانه و بازرسی‌های میدانی است:

الف) تأیید عملیات حرارتی

• کاربرد: پس از انجام عملیات حرارتی مانند تمپرینگ (بازپخت)، کربورایزینگ (سخت‌کاری سطحی) یا آنیلینگ (نرم‌کاری)، سختی‌سنجی پرتابل برای تأیید رسیدن قطعه به محدوده سختی مورد نظر (طبق مشخصات فنی) استفاده می‌شود.

• اهمیت: اگر سختی پس از تمپرینگ پایین‌تر از حد انتظار باشد، قطعه فاقد استحکام لازم بوده و خطر شکست را به همراه دارد.

ب) ارزیابی قطعات موتور و گیربکس در تعمیرگاه

• میل‌لنگ‌ها و شفت‌ها: پس از سنگ‌زنی (Grinding) یا جوشکاری (Welding) میل‌لنگ‌های آسیب‌دیده، سختی موضعی در ناحیه تعمیر شده باید بررسی شود. جوشکاری نامناسب یا بیش از حد حرارت دیده می‌تواند ساختار متالوژیکی را تضعیف کرده و سختی را کاهش دهد.

• چرخ‌دنده‌ها و رینگ‌ها: بررسی سخت‌کاری سطحی (Case Hardening) چرخ‌دنده‌های بزرگ که به دلیل اصطکاک دچار سایش شده‌اند.

ج) شناسایی مواد (Material Identification)

• کاربرد: سختی یک نشانگر قوی برای نوع آلیاژ است. در سایت‌های بزرگ که مواد اولیه ممکن است به اشتباه برچسب‌گذاری شده باشند، سختی‌سنجی پرتابل راهی سریع و غیرمخرب برای تأیید آلیاژ مناسب و جلوگیری از استفاده از فلز اشتباه در یک کاربرد حیاتی است.

د) پایش آسیب‌های خستگی و سایش

• کاربرد: با گذشت زمان، قطعات تحت تنش‌های مکانیکی دچار خستگی (Fatigue) می‌شوند. هرچند سختی مستقیماً خستگی را اندازه نمی‌گیرد، اما در برخی آلیاژها تغییرات ساختاری ناشی از تنش و حرارت می‌تواند با افت سختی همبستگی داشته باشد. نظارت دوره‌ای بر سختی مناطق پرتنش، به تصمیم‌گیری در مورد جایگزینی قطعه کمک می‌کند.

۳. ملاحظات عملیاتی و فنی

برای کسب نتایج دقیق با سختی‌سنج‌های پرتابل، رعایت نکات زیر ضروری است:

• آماده‌سازی سطح: سطح مورد تست باید صاف، تمیز و عاری از هرگونه روغن، زنگ‌زدگی، رنگ یا پوسته اکسید باشد. ناهمواری سطح بیشترین تأثیر را بر دقت می‌گذارد.

• حداقل ضخامت قطعه (LEEB): قطعه باید به اندازه کافی سنگین (معمولاً بالای 5KG) یا ضخیم (معمولاً بالای 25mm) باشد. در غیر این صورت، انرژی برخورد پرتابه ممکن است باعث ارتعاش قطعه شده و نتایج غیرقابل اعتماد ایجاد کند. برای قطعات نازک‌تر، باید از بستن محکم (Clamping) آن‌ها بر روی یک سطح سنگین استفاده کرد.

• تبدیل واحد (Conversion): نتایج () اغلب باید به واحدهای استاندارد صنعتی مانند (Rockwell C)، (Brinell) یا (Vickers) تبدیل شوند. این تبدیل باید با استفاده از جداول مرجع استاندارد یا نرم‌افزار داخلی دستگاه انجام شود. این جداول برای هر گروه از آلیاژها (مثلاً فولاد کربنی، فولاد ابزار، آلومینیوم) متفاوت است.

نتیجه‌گیری: سختی‌سنجی پرتابل یک روش سریع، مقرون به صرفه و حیاتی برای بازرسی‌های غیرمخرب است. روش به دلیل سرعت بالا و قابلیت حمل، برای تست قطعات بزرگ و سنگین ایده‌آل است، در حالی که روش‌های پرتابل دقت بیشتری را در اندازه‌گیری‌های نزدیک به آزمایشگاهی ارائه می‌دهند. استفاده صحیح از این ابزارها، تضمین می‌کند که قطعات حیاتی با الزامات عملیات حرارتی مطابقت داشته و استحکام لازم برای تحمل بارهای کاری خود را دارند.