Выбор и область применения твёрдометра

Твёрдомер — это инструмент для измерения твёрдости металлов. Понятие «твёрдость» впервые было предложено Лео Мюлем и означает способность материала сопротивляться вдавливанию в его поверхность твёрдого тела. Твёрдость является одним из важнейших показателей эксплуатационных свойств металлических материалов. Как правило, чем выше твёрдость, тем лучше износостойкость.

В зависимости от принципа действия методы измерения твёрдости подразделяются на твёрдомеры Либа, Роквелла, Бринелля, Шора, Шора (для эластомеров), Баркола, микротвёрдомеры, твёрдомеры по шкале Мооса, Виккерса и др.

Твердомеры по Бринеллю и по Роквеллу являются наиболее широко используемыми. С их помощью можно проводить испытания стали и литой стали, легированных инструментальных сталей, нержавеющей стали, серого чугуна, ковкого чугуна, литых алюминиевых сплавов, медно-цинковых сплавов (латуни), медно-оловянных сплавов (бронзы), чистой меди, поковок из стали, термообработанных деталей, цементированных изделий, закалённых поверхностных слоёв, поверхностных покрытий, стали, цветных металлов, а также мелких и тонких деталей, резины, пластика, кремниевых пластин (IC), ювелирных изделий и др.

При использовании твердомера следует учитывать несколько важных моментов.

1. Твердомер сам по себе может давать две погрешности: одна вызвана деформацией и смещением его деталей; другая — отклонением измеряемого параметра твёрдости от установленного стандарта. Для устранения второй погрешности перед проведением измерений твердомер необходимо откалибровать с использованием эталонного образца. Роквелловский твердомер считается пригодным к эксплуатации, если погрешность калибровки не превышает ±1, а стабильное значение в пределах этой погрешности не выходит за пределы ±2; в этом случае может быть указано поправочное значение. Если погрешность выходит за пределы ±2, твердомер подлежит повторной калибровке и ремонту либо замене на другой метод измерения твёрдости.

2. Твердомер имеет различные диапазоны применения и должен выбираться в соответствии с нормативными требованиями. Например, при твёрдости выше HRB100 следует использовать шкалу HRC для измерения; при твёрдости ниже HRC20 — шкалу HRB. Дело в том, что при превышении установленного диапазона измерений точность и чувствительность твердомера снижаются, получаемые значения твёрдости становятся неточными, а сам прибор непригоден для использования.

3. При замене индентора или опорной плиты обращайте внимание на тщательную очистку контактных поверхностей. После замены выполните несколько измерений на стальном образце с известной твёрдостью до тех пор, пока два последовательных результата не совпадут. Целью такой процедуры является обеспечение плотного и надёжного контакта индентора или опорной плиты с соответствующей частью испытательной машины, чтобы исключить влияние на точность результатов измерений.

4. После настройки твердомера при начале измерения твёрдости первая точка измеряется с использованием стандартного эталонного образца, чтобы исключить ситуацию плохого контакта между испытуемым образцом и наковальней, приводящую к неточным результатам измерений. После подтверждения того, что твердомер находится в нормальном рабочем состоянии, проводится официальное испытание образца и фиксируется измеренное значение твёрдости.

5. Если это допускает форма образца, обычно выбирают для испытания не менее трёх различных участков. Расстояние между этими тремя точками должно составлять не менее 3 мм, а в качестве значения твёрдости образца принимается среднее арифметическое трёх полученных значений.

6. Для образцов сложной формы следует использовать соответствующие прокладки, после чего образцы фиксируются и подвергаются испытанию. Круглые образцы, как правило, размещают в V-образных пазах для проведения испытаний.

7. Твердомер должен быть откалиброван в соответствии с нормативными требованиями. Стандартный образец, используемый для калибровки твердомера, нельзя применять с обеих сторон, поскольку твёрдость стандартной поверхности и обратной поверхности может не совпадать. Обычно устанавливается, что срок действия стандартного образца составляет один год с даты его калибровки.

области применения различных твердомеров следующие:

Твердомер Бринелля: В основном используется для испытания на твёрдость кованой стали и чугуна с неоднородной структурой, а также подходит для цветных металлов и низкоуглеродистой стали. Испытание на твёрдость по Бринеллю применяется для контроля сырья и полуфабрикатов товары . Преимущество заключается в том, что отпечаток получается крупным, что позволяет оценить комплексные свойства материала и обеспечивает высокую точность; недостаток состоит в том, что отпечаток велик, поэтому данный метод, как правило, не применяется для контроля готовых изделий.

‌ Твердомер Роквелла: Подходит для испытаний на твёрдость различных чёрных и цветных металлов, включая закалённую сталь, закалённую и отпущенную сталь, отпущенную сталь, отожжённую сталь, поверхностно закалённую сталь, карбидные материалы, материалы порошковой металлургии, термоспрей-покрытия и др. Преимущество заключается в широкой области применения и пригодности для испытаний на твёрдость различных чёрных и цветных металлов; недостаток — небольшой размер отпечатка, что делает прибор подходящим для испытаний тонколистовых металлов, тонкостенных труб и т.д.

‌ Поверхностный твёрдомер по Роквеллу: Подходит для испытания тонких листов, цементации, азотирования, закалённых поверхностных слоёв, нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов и т. д. Твёрдомер по Виккерсу: используется для измерения твёрдости мелких деталей, тонких стальных листов, металлических фольг, интегральных схем (IC), проволоки, тонких закалённых слоёв, гальванических покрытий, стекла, ювелирных изделий и керамики. Преимущество заключается в том, что отпечаток получается малым, что делает метод пригодным для испытания мелких деталей и тонких материалов; недостаток — относительная сложность выполнения операций. Подходит для испытания мелких деталей, тонких стальных листов, металлических фольг и других материалов.