Επιλογή και πεδίο εφαρμογής του μετρητή σκληρότητας

Ο μετρητής σκληρότητας είναι ένα όργανο μέτρησης της σκληρότητας μετάλλων. Η έννοια της σκληρότητας πρωτοπροτάθηκε από τον Leo Muhl και υποδηλώνει την ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στην εισχώρηση ενός σκληρού αντικειμένου στην επιφάνειά του. Αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά επίδοσης των μεταλλικών υλικών. Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η σκληρότητα, τόσο καλύτερη είναι η αντοχή στη φθορά.

Σύμφωνα με διαφορετικές αρχές, η μέτρηση της σκληρότητας διαχωρίζεται σε μετρητή σκληρότητας Leeb, μετρητή σκληρότητας Rockwell, μετρητή σκληρότητας Brinell, μετρητή σκληρότητας Shaw, μετρητή σκληρότητας Shore, μετρητή σκληρότητας Barcol, μικρομετρητή σκληρότητας, μετρητή σκληρότητας Mohs, μετρητή σκληρότητας Vickers, κ.ο.κ.

Οι δοκιμαστές σκληρότητας Brinell και Rockwell είναι οι πλέον διαδεδομένοι. Μπορούν να δοκιμαστούν με αυτούς ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος, οι κράματα εργαλειοχάλυβα, ο ανοξείδωτος χάλυβας, ο γκρι χυτοσίδηρος, ο σφαιροειδής χυτοσίδηρος, τα κράματα χυτού αλουμινίου, τα κράματα χαλκού-ψευδαργύρου (ορείχαλκος), τα κράματα χαλκού-κασσίτερου (ορείχαλκος), ο καθαρός χαλκός, ο ελασματοποιημένος χάλυβας, η θερμική κατεργασία, η καρβουρώσιμη επεξεργασία, το στρώμα σκλήρυνσης με βαφή, οι επιφανειακές επιστρώσεις, ο χάλυβας, τα μη σιδηρούχα μέταλλα και τα μικρά και λεπτά εξαρτήματα, το καουτσούκ, τα πλαστικά, οι πλάκες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC wafers), τα κοσμήματα κ.λπ.

Υπάρχουν αρκετά σημεία που πρέπει να ληφθούν υπόψη σχετικά με τον δοκιμαστή σκληρότητας.

1. Το όργανο μέτρησης σκληρότητας ίδιο παράγει δύο σφάλματα: το πρώτο οφείλεται στην παραμόρφωση και την κίνηση των εξαρτημάτων του· το δεύτερο οφείλεται στην υπέρβαση της παραμέτρου σκληρότητας του καθορισμένου προτύπου. Για το δεύτερο σφάλμα, το όργανο μέτρησης σκληρότητας πρέπει να βαθμονομηθεί με ένα πρότυπο δείγμα πριν από τη μέτρηση. Το όργανο μέτρησης σκληρότητας Rockwell θεωρείται εντάξει εάν η διαφορά βαθμονόμησης είναι εντός ±1, και η σταθερή τιμή εντός αυτής της διαφοράς είναι εντός ±2, οπότε μπορεί να δοθεί και τιμή διόρθωσης. Όταν η διαφορά βρίσκεται εκτός του εύρους ±2, το όργανο μέτρησης σκληρότητας πρέπει να βαθμονομηθεί και να επισκευαστεί ή να αντικατασταθεί με άλλη μέθοδο μέτρησης σκληρότητας.

2. Το όργανο μέτρησης σκληρότητας έχει διαφορετικά εύρη εφαρμογής και πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με τους κανονισμούς. Για παράδειγμα, όταν η σκληρότητα είναι υψηλότερη του HRB100, πρέπει να χρησιμοποιείται η κλίμακα HRC για τη δοκιμή· όταν η σκληρότητα είναι χαμηλότερη του HRC20, πρέπει να χρησιμοποιείται η κλίμακα HRB για τη δοκιμή. Διότι, όταν υπερβαίνεται το καθορισμένο εύρος δοκιμής, η ακρίβεια και η ευαισθησία του οργάνου μέτρησης σκληρότητας είναι χαμηλές, η τιμή σκληρότητας είναι ανακριβής και δεν είναι κατάλληλη για χρήση.

3. Κατά την αντικατάσταση του εμβόλου ή της βάσης, πρέπει να προσέξετε να καθαρίσετε προσεκτικά την επιφάνεια επαφής. Μετά την αντικατάσταση, χρησιμοποιήστε ένα δείγμα χάλυβα με συγκεκριμένη σκληρότητα για να πραγματοποιήσετε αρκετές δοκιμές, μέχρις ότου οι τιμές σκληρότητας που λαμβάνονται δύο φορές συνεχόμενα να είναι ίδιες. Ο σκοπός είναι να διασφαλιστεί ότι το έμβολο ή η βάση πιέζονται σφιχτά και έχουν καλή επαφή με το αντίστοιχο τμήμα επαφής του οργάνου δοκιμής, προκειμένου να αποφευχθεί η επίδραση στην ακρίβεια των αποτελεσμάτων της δοκιμής.

4. Μετά τη ρύθμιση του μηχανήματος μέτρησης σκληρότητας, κατά την έναρξη της μέτρησης της σκληρότητας, το πρώτο σημείο δοκιμής ελέγχεται με ένα τυποποιημένο δοκίμιο ελέγχου για να αποκλειστεί η περίπτωση κακής επαφής μεταξύ του δοκιμίου και της βάσης, η οποία θα οδηγούσε σε ανακριβή μετρούμενη τιμή. Μετά την επιβεβαίωση ότι το μηχάνημα μέτρησης σκληρότητας λειτουργεί κανονικά, προχωρούμε στην επίσημη δοκιμή του δοκιμίου και καταγράφεται η μετρούμενη τιμή σκληρότητας.

5. Εάν το δοκίμιο το επιτρέπει, επιλέγονται κατά προτίμηση διαφορετικά σημεία για τη δοκιμή τουλάχιστον τριών τιμών σκληρότητας. Η απόσταση μεταξύ των τριών σημείων είναι ≥3 mm και η μέση τιμή των τριών μετρήσεων λαμβάνεται ως η τιμή σκληρότητας του δοκιμίου.

6. Για δοκίμια με πολύπλοκο σχήμα, πρέπει να χρησιμοποιούνται οι κατάλληλες υποστηρίξεις (προσαρμοστικά παδ), και η δοκιμή μπορεί να πραγματοποιηθεί μετά τη στερέωσή τους. Τα κυκλικά δοκίμια τοποθετούνται συνήθως σε V-αυλάκια για τη δοκιμή.

7. Το όργανο μέτρησης σκληρότητας πρέπει να καλιμπράρεται σύμφωνα με τους ισχύοντες κανονισμούς. Το πρότυπο μπλοκ που χρησιμοποιείται για την καλιμπράρισμα του οργάνου μέτρησης σκληρότητας δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιείται από και τις δύο πλευρές, καθώς η σκληρότητα της πρότυπης επιφάνειας και της πίσω επιφάνειας ενδέχεται να μην είναι ομοιόμορφη. Γενικά ορίζεται ότι το πρότυπο μπλοκ παραμένει έγκυρο για ένα έτος από την ημερομηνία καλιμπράρισμάτος.

τα αντίστοιχα πεδία εφαρμογής των διαφόρων οργάνων μέτρησης σκληρότητας είναι τα ακόλουθα:

Όργανο μέτρησης σκληρότητας Brinell: Χρησιμοποιείται κυρίως για τον έλεγχο σκληρότητας σφυρηλατημένου χάλυβα και χυτοσιδήρου με ανομοιογενή δομή, καθώς και για μη σιδηρούχα μέταλλα και μαλακό χάλυβα. Η δοκιμή σκληρότητας Brinell είναι κατάλληλη για τον έλεγχο πρώτων υλών και ημιτελών προϊόντων προϊόντα . Το πλεονέκτημά της είναι ότι η εντύπωση είναι μεγάλη, γεγονός που επιτρέπει να αντικατοπτρίζει τη συνολική απόδοση του υλικού και παρέχει υψηλή ακρίβεια· το μειονέκτημά της είναι ότι η εντύπωση είναι μεγάλη και συνήθως δεν χρησιμοποιείται για τον έλεγχο τελικών προϊόντων.

‌ Όργανο μέτρησης σκληρότητας Rockwell: Κατάλληλο για δοκιμή σκληρότητας διαφόρων σιδηρούχων και μη σιδηρούχων μετάλλων, συμπεριλαμβανομένου του βαφτισμένου χάλυβα, του βαφτισμένου και επαναθερμασμένου χάλυβα, του επαναθερμασμένου χάλυβα, του επαναθερμασμένου χάλυβα, του χάλυβα με επιφανειακή σκλήρυνση, των υλικών καρβιδίου, των υλικών σκόνης μετάλλων, των επιστρωμάτων θερμικής ψεκασμού, κ.λπ. Το πλεονέκτημα είναι ότι έχει ευρύ φάσμα εφαρμογών και είναι κατάλληλο για δοκιμή σκληρότητας διαφόρων σιδηρούχων και μη σιδηρούχων μετάλλων· το μειονέκτημα είναι ότι η εντύπωση είναι μικρή και είναι κατάλληλη για λεπτά μεταλλικά φύλλα, λεπτότοιχα σωλήνα, κ.λπ.

‌ Μηχάνημα μέτρησης σκληρότητας Rockwell επιφάνειας: Κατάλληλο για δοκιμή σκληρότητας λεπτών πλακών, ανθρακωμένων, νιτριδωμένων και επιφανειακά επεξεργασμένων σκληρών στρωμάτων, ανοξείδωτου χάλυβα και κραμάτων αλουμινίου, κ.λπ. Μηχάνημα μέτρησης σκληρότητας Vickers: Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση μικρών εξαρτημάτων, λεπτών χαλύβδινων πλακών, μεταλλικών φύλλων, φύλλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC), συρμάτων, λεπτών σκληρών στρωμάτων, στρωμάτων ηλεκτροπλάκωσης, γυαλιού, κοσμημάτων και κεραμικών. Το πλεονέκτημά του είναι ότι η εντύπωση είναι μικρή, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για δοκιμή μικρών εξαρτημάτων και λεπτών υλικών· το μειονέκτημά του είναι ότι η χειριστική διαδικασία είναι σχετικά περίπλοκη. Κατάλληλο για δοκιμή μικρών εξαρτημάτων, λεπτών χαλύβδινων πλακών, μεταλλικών φύλλων και άλλων υλικών.