Определение и предназначение
Твердомеры представляют собой измерительные приборы для оценки жесткости или прочности материала. При испытании на твердость используется твердомер для определения устойчивости материала к деформации с помощью более жесткого инструмента, чаще всего алмазного конуса или стального шара. Затем испытатель измеряет глубину деформации и показатель.
При выборе устройства для испытания следует учитывать следующие основные моменты:
- Твердость материала, который он определяет Например, металлы, такие как сталь или сплавы, требуют испытательной нагрузки до 3000 кг, в то время как мягкие металлы требуют всего 500 кг. Чем выше нагрузка, тем выше точность. Важно отметить, что давление не должно превышать 1/10 толщины пробы.
- Область затвердевания. Для твердости, превышающей 650 HB/30, выберите алмазное проникающее тело. Ниже этого значения подходят стальные или проникающие тела из карбид вольфрама .
- Уровень точности – этот уровень зависит от измеряемой поверхности (чистота, плоская поверхность, статическая или динамическая система и т.д.).
- Гибкость устройства – значение зависит от формы и размера тестируемых образцов.
Какие типы тестов на твёрдость существуют?
Дюрометры классифицируются по методу испытания:
- Метод Brinell
- Метод Rockwell
- Метод Vickers
- Метод Knoops
- Ультразвук
Метод Бринелла является наиболее часто используемым в отрасли методом испытания на твердость. Для маркировки поверхности образца этот метод испытания использует проникающий элемент со стальным шаром, диаметр которого различается в зависимости от измеряемого образца.
Почему выбирают твердомер по Роквеллу?
Метод Роквелла является наиболее универсальным, поскольку для измерения твердости материала используются как проникающий алмазный конус, так и проникающий стальной шарик.
Алмазный конус можно использовать только для закаленной стали и твердых металлов.
Стальной шар используется с более мягкими материалами. Но будьте осторожны, чем мягче материал, тем больше должен быть диаметр шара и тем меньше общая нагрузка. Шариковые инденторы большого диаметра используются для испытания пластических материалов.
У метода Роквелла есть и другие преимущества:
- Это единственный метод, который предлагает измерения без оптического оборудования, что означает, что это решение можно сделать автоматическим и более быстрым.
- Этот метод менее чувствителен к дефектам образца.
- Его можно использовать для измерения цилиндрических, сферических или конических образцов.
- Это быстро, потому что цикл измерения короткий.
Однако у него есть и недостатки:
- Диапазон тестовой нагрузки ограничен.
- Этого метода может быть недостаточно для специфических материалов, например, необработанной стали.
- Точность измерения зависит от контакта индентора с поверхностью образца. Если на опорной поверхности есть загрязнения, при приложении испытательной нагрузки может возникнуть деформация, и измерение может быть ошибочным.
- Этот метод менее точен для твердых материалов.
Метод Knoops
Этот тест на микротвердость применяется к миниатюрным элементам материала, которые нельзя проверить другими методами. Он использует испытательную нагрузку не более 1 кг. Как и испытание на твердость по Бринеллю, метод Кнупа выполняется путем приложения силы к индентору в форме ромба в течение определенного периода времени. Выполняется тщательное измерение оттиска, которое используется вместе с тестовой нагрузкой для расчета значения на шкале.
Метод Vickers
При максимальной испытательной нагрузке 50 кг испытание на твердость по Виккерсу можно проводить как по макро-, так и по микротвердости. Этот вид теста проводится путем приложения контролируемой силы к индентору в течение определенного периода времени, который представляет собой ромбовидную пирамиду квадратной формы. Испытательная нагрузка и измерение оттиска используются с необходимой формулой для расчета значения твердости по Виккерсу. Подобно Кнупу и Бринеллю, этот тест имеет шкалу, которая учитывает весь диапазон.
Портативные твердомеры для определения твёрдости используют различные методы измерения твёрдости:
- механический;
- контактно-импедансный (ультразвуковой);
- динамический.
