Výběr a rozsah použití tvrdoměru

Tvrdoměr je nástroj pro měření tvrdosti kovů. Pojem tvrdosti poprvé definoval Leo Muhl jako schopnost materiálu odolávat pronikání tvrdého předmětu do jeho povrchu. Je jedním z důležitých ukazatelů vlastností kovových materiálů. Obecně platí, že čím je tvrdost vyšší, tím lepší je odolnost proti opotřebení.

Podle různých principů se měření tvrdosti dělí na tvrdoměr Leebův, tvrdoměr Rockwellový, tvrdoměr Brinellův, tvrdoměr Shawův, tvrdoměr Shoreův, tvrdoměr Barcolův, mikrotvrdoměr, tvrdoměr Mohsův, tvrdoměr Vickersův atd.

Brinellův tvrdoměr a Rockwellovo tvrdoměr jsou nejvíce používané. Lze jimi testovat ocel a litinu, legovanou nástrojovou ocel, nerezovou ocel, šedou litinu, kujnou litinu, litou hliníkovou slitinu, měď-zinek slitinu (mosaz), měď-cín slitinu (bronz), čistou měď, kovanou ocel, tepelné zpracování, cementaci, kalení povrchové vrstvy, povrchové povlaky, ocel, neželezné kovy a malé či tenké součásti, pryž, plast, polovodičové destičky (IC wafers), šperky atd.

U tvrdoměru je třeba dbát několika bodů.

1. Tvrdoměr sám o sobě způsobí dvě chyby: jedna je způsobena deformací a pohybem jeho součástí; druhá je způsobena překročením tvrdosti daného parametru stanoveného standardu. U druhé chyby je nutné tvrdoměr před měřením kalibrovat pomocí kalibračního bloku. Rockwellův tvrdoměr je způsobilý, pokud je rozdíl při kalibraci v rozmezí ±1 a stabilní hodnota uvnitř tohoto rozdílu je v rozmezí ±2, přičemž lze uvést korekční hodnotu. Pokud je rozdíl mimo rozmezí ±2, musí být tvrdoměr znovu kalibrován a opraven nebo nahrazen jinou metodou měření tvrdosti.

2. Tvrdoměr má různé použitelné rozsahy a jeho výběr se řídí předpisy. Například při tvrdosti vyšší než HRB 100 se pro měření používá stupnice HRC; při tvrdosti nižší než HRC 20 se pro měření používá stupnice HRB. Pokud se měření provádí mimo stanovený rozsah, je přesnost a citlivost tvrdoměru nízká, naměřená hodnota tvrdosti je nepřesná a měření není vhodné pro použití.

3. Při výměně kuličky nebo desky (podložky) dávejte pozor na důkladné vyčištění styčné plochy. Po výměně proveďte několikrát kontrolní měření na ocelovém vzorku známé tvrdosti, dokud nezískáte dvakrát po sobě stejnou hodnotu tvrdosti. Tímto postupem se zajistí, že kulička nebo deska bude pevně a těsně přiléhat ke styčné části zkoušecího přístroje, čímž se zabrání negativnímu vlivu na přesnost výsledků měření.

4. Po seřízení tvrdoměru se při zahájení měření tvrdosti nejprve provede zkouška na standardním kalibračním bloku, aby se vyloučila možnost špatného kontaktu mezi vzorkem a podložkou, který by vedl k nepřesným naměřeným hodnotám. Až bude stav tvrdoměru potvrzen jako normální provozní stav, lze vzorek oficiálně testovat a naměřenou hodnotu tvrdosti zaznamenat.

5. Pokud to povaha vzorku umožňuje, obvykle se vyberou různé části vzorku a provedou se nejméně tři měření tvrdosti. Vzdálenost mezi jednotlivými měřícími body je ≥3 mm a za tvrdost vzorku se považuje průměrná hodnota ze tří měření.

6. U vzorků složitého tvaru je nutné použít odpovídající podložky a po jejich upevnění lze měření provést. Kruhové vzorky se obvykle umisťují do V-drážek pro měření.

7. Tvrdoměr musí být kalibrován v souladu s předpisy. Kalibrační standardní blok používaný pro kalibraci tvrdoměru nesmí být používán z obou stran, protože tvrdost standardní povrchové strany a zadní strany nemusí být shodná. Obvykle je stanoveno, že platnost kalibračního standardního bloku vyprší jeden rok od data kalibrace.

následuje přehled oblastí použití jednotlivých tvrdoměrů:

Brinellův tvrdoměr: Hlavně se používá pro zkoušení tvrdosti kované oceli a litiny s nerovnoměrnou strukturou, ale je také vhodný pro neželezné kovy a mírnou ocel. Zkouška tvrdosti podle Brinella je vhodná pro kontrolu surovin a polotovarů produkty . Výhodou je velký otisk, který může vyjadřovat komplexní vlastnosti materiálu a má vysokou přesnost; nevýhodou je velký otisk, a proto se obvykle nepoužívá pro kontrolu hotových výrobků.

‌ Rockwellův tvrdoměr: Vhodné pro zkoušení tvrdosti různých železných a neželezných kovů, včetně kalené oceli, kalené a popuštěné oceli, popuštěné oceli, žíhané oceli, povrchově kalené oceli, karbidových materiálů, materiálů z práškové metalurgie a tepelně stříkaných povlaků apod. Výhodou je široké uplatnění a vhodnost pro zkoušení tvrdosti různých železných a neželezných kovů; nevýhodou je malá velikost vtisku, což činí přístroj vhodným pro tenké plechy, tenkostěnné trubky atd.

‌ Povrchový Rockwellový tvrdoměr: Vhodné pro zkoušení tvrdosti tenkých plechů, cementace, nitridace, povrchově kalených vrstev, nerezových ocelí a hliníkových slitin atd. ‌ Vickersův tvrdoměr: Používá se ke změření malých dílů, tenkých ocelových plechů, kovových fólií, integrovaných obvodů (IC), drátů, tenkých kalených vrstev, galvanicky nanesených vrstev, skla, šperků a keramiky. Výhodou je malá velikost vtisku, což je vhodné pro zkoušení malých dílů a tenkých materiálů; nevýhodou je relativně složitý postup měření. Vhodné pro zkoušení malých dílů, tenkých ocelových plechů, kovových fólií a dalších materiálů.