Підбір та сфера застосування твердомірів

Твердомір — це інструмент для вимірювання твердості металів. Поняття «твердість» вперше запропонував Лео Муль, який визначив його як здатність матеріалу чинити опір проникненню в його поверхню твердого тіла. Твердість є одним із важливих показників властивостей металевих матеріалів. Зазвичай чим вища твердість, тим краща зносостійкість.

Залежно від різних принципів вимірювання твердості розрізняють твердоміри типу Ліба, Роквелла, Бринелля, Шоу, Шора, Баркола, мікротвердоміри, твердоміри за шкалою Мооса, Віккерса тощо.

Твердомір Бринелля та твердомір Роквелла є найпоширенішими. За їх допомогою можна вимірювати твердість сталі та литої сталі, легованих інструментальних сталей, нержавіючої сталі, сірого чавуну, ковкого чавуну, литих алюмінієвих сплавів, мідно-цинкових сплавів (латунь), мідно-олов’яних сплавів (бронза), чистої міді, кованої сталі, термообробки, цементації, шару, загартованого у процесі загартування, поверхневих покриттів, сталі, кольорових металів, а також дуже малих і тонких деталей, гуми, пластику, напівпровідникових пластин (IC wafers), прикрас тощо.

Щодо твердоміра слід звернути увагу на кілька моментів.

1. Твердомір сам по собі створює дві похибки: одна виникає через деформацію та рух його частин; інша — через перевищення параметра твердості встановленого стандарту. У разі другої похибки твердомір потрібно відкалібрувати за допомогою еталонного зразка перед вимірюванням. Твердомір Роквелла вважається придатним, якщо різниця при калібруванні не перевищує ±1, а стабільне значення в межах цієї різниці — ±2, і може бути надано поправочне значення. Якщо різниця виходить за межі ±2, твердомір підлягає калібруванню та ремонту або заміні іншим методом вимірювання твердості.

2. Твердомір має різні діапазони застосування й повинен вибиратися згідно з нормативними вимогами. Наприклад, коли твердість перевищує HRB100, для випробування слід використовувати шкалу HRC; коли твердість нижча за HRC20 — шкалу HRB. Оскільки при перевищенні встановленого діапазону випробувань точність і чутливість твердоміра є низькими, отримане значення твердості є неточним і не підходить для використання.

3. Під час заміни індентора або наковальні зверніть увагу на те, щоб очистити контактну поверхню. Після заміни виконайте кілька випробувань на сталевому зразку певної твердості до тих пір, поки дві послідовні отримані величини твердості не стануть однаковими. Це робиться для того, щоб індентор або наковальня щільно притиснулися й добре контактували з відповідною частиною випробувального пристрою, щоб уникнути впливу на точність результатів випробувань.

4. Після налаштування твердоміра, перед початком вимірювання твердості, першу контрольну точку перевіряють за допомогою стандартного зразка, щоб виключити можливість поганого контакту між зразком і плитою, що призводить до неточних результатів вимірювання. Після підтвердження того, що твердомір перебуває в нормальному робочому стані, зразок піддають офіційному випробуванню й записують отримане значення твердості.

5. Якщо дозволяють умови зразка, зазвичай вибирають щонайменше три різні ділянки для вимірювання твердості. Відстань між цими трьома точками має становити не менше 3 мм, а за остаточне значення твердості зразка приймають середнє арифметичне трьох отриманих значень.

6. Для зразків складної форми слід використовувати відповідні прокладки, а самі випробування проводити після надійного закріплення зразка. Круглі зразки, як правило, розміщують у V-подібних пазах для проведення випробувань.

7. Твердомір повинен бути відкалібрований згідно з встановленими нормами. Стандартний зразок, що використовується для калібрування твердоміра, не може застосовуватися з обох сторін, оскільки твердість стандартної поверхні та зворотної поверхні може бути неоднаковою. Зазвичай передбачається, що термін дійсності стандартного зразка становить один рік з дня його калібрування.

сфери застосування різних твердомірів наведені нижче:

Твердомір Бринелля: В основному використовується для випробування твердості кованої сталі та чавуну з неоднорідною структурою, а також підходить для кольорових металів і низьковуглецевої сталі. Випробування на твердість за Бринеллем підходить для контролю сировини та напівфабрикатів пРОДУКТИ . Перевагою є великий розмір відбитку, що дозволяє оцінити комплексні властивості матеріалу й забезпечує високу точність; недоліком є великий розмір відбитку, тому цей метод, як правило, не використовується для контролю готових виробів.

‌ Твердомір Роквелла: Підходить для випробування твердості різних чорних і кольорових металів, у тому числі загартованої сталі, загартованої й відпущеної сталі, відпущеної сталі, відпаленої сталі, сталі з поверхневим загартуванням, карбідних матеріалів, порошкових металургійних матеріалів, термопокриттів тощо. Перевага полягає в широкому спектрі застосування та придатності для випробування твердості різних чорних і кольорових металів; недолік — малий розмір відбитку, що робить прилад придатним для випробування твердості тонких металевих листів, тонкостінних труб тощо.

‌ Поверхневий твердомір Роквелла: Підходить для випробування твердості тонких пластин, карбонізації, нітрування, поверхнево загартованих шарів, нержавіючої сталі та алюмінієвих сплавів тощо. Твердомір Віккерса: використовується для вимірювання дуже малих деталей, тонких сталевих пластин, металевих фольг, інтегральних схем, дротів, тонких загартованих шарів, електролітичних покриттів, скла, прикрас та кераміки. Перевага полягає в тому, що відбиток має невеликі розміри, що робить його придатним для випробування дуже малих деталей і тонких матеріалів; недолік — порівняно складна процедура виконання. Підходить для випробування дуже малих деталей, тонких сталевих пластин, металевих фольг та інших матеріалів.