Lựa chọn và phạm vi ứng dụng của máy đo độ cứng

Máy đo độ cứng là một công cụ dùng để đo độ cứng của kim loại. Khái niệm độ cứng lần đầu tiên được nhà khoa học Leo Muhl đề xuất, nhằm chỉ khả năng của một vật liệu chống lại việc một vật thể cứng xuyên vào bề mặt của nó. Đây là một trong những chỉ tiêu quan trọng về tính chất của vật liệu kim loại. Nói chung, độ cứng càng cao thì khả năng chống mài mòn càng tốt.

Dựa trên các nguyên lý khác nhau, phương pháp đo độ cứng được chia thành các loại máy đo độ cứng Leeb, máy đo độ cứng Rockwell, máy đo độ cứng Brinell, máy đo độ cứng Shaw, máy đo độ cứng Shore, máy đo độ cứng Barcol, máy đo độ cứng vi mô, máy đo độ cứng Mohs, máy đo độ cứng Vickers, v.v.

Máy đo độ cứng Brinell và máy đo độ cứng Rockwell là hai loại được sử dụng phổ biến nhất. Các vật liệu như thép và thép đúc, thép công cụ hợp kim, thép không gỉ, gang xám, gang cầu, hợp kim nhôm đúc, hợp kim đồng–kẽm (đồng thau), hợp kim đồng–thiếc (đồng thanh), đồng nguyên chất, thép rèn, xử lý nhiệt, thấm carbon, lớp tôi cứng bề mặt, lớp phủ bề mặt, thép, kim loại màu và các chi tiết nhỏ, mỏng, cao su, nhựa, tấm bán dẫn (IC wafers), trang sức, v.v. đều có thể được kiểm tra bằng thiết bị này.

Có một số điểm cần lưu ý khi sử dụng máy đo độ cứng.

1. Máy đo độ cứng bản thân sẽ phát sinh hai loại sai số: một là sai số do biến dạng và chuyển động của các bộ phận cấu thành máy; hai là sai số do thông số độ cứng vượt quá tiêu chuẩn quy định. Đối với sai số thứ hai, máy đo độ cứng cần được hiệu chuẩn bằng khối chuẩn trước khi tiến hành đo. Máy đo độ cứng Rockwell được coi là đạt yêu cầu nếu sai lệch hiệu chuẩn nằm trong phạm vi ±1, giá trị ổn định trong phạm vi sai lệch này nằm trong ±2 và có thể xác định giá trị hiệu chỉnh. Khi sai lệch nằm ngoài phạm vi ±2, máy đo độ cứng phải được hiệu chuẩn và sửa chữa hoặc thay thế bằng các phương pháp thử độ cứng khác.

2. Máy đo độ cứng có các dải đo áp dụng khác nhau và cần được lựa chọn theo quy định. Ví dụ, khi độ cứng cao hơn HRB100, phải sử dụng thang đo HRC để kiểm tra; khi độ cứng thấp hơn HRC20, phải sử dụng thang đo HRB để kiểm tra. Bởi vì khi vượt quá dải đo quy định, độ chính xác và độ nhạy của máy đo độ cứng sẽ kém, giá trị độ cứng thu được không chính xác và không phù hợp để sử dụng.

3. Khi thay đầu dò hoặc bàn ép, cần chú ý lau sạch vùng tiếp xúc. Sau khi thay xong, hãy sử dụng một mẫu thép có độ cứng nhất định để thực hiện kiểm tra nhiều lần cho đến khi hai giá trị độ cứng liên tiếp thu được là giống nhau. Mục đích là để đảm bảo đầu dò hoặc bàn ép được ép chặt và tiếp xúc tốt với phần tiếp xúc trên máy kiểm tra, tránh ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả kiểm tra.

4. Sau khi hiệu chỉnh máy đo độ cứng, khi bắt đầu đo độ cứng, điểm thử nghiệm đầu tiên được kiểm tra bằng khối chuẩn để loại trừ trường hợp tiếp xúc giữa mẫu thử và bàn ép không tốt, dẫn đến giá trị đo không chính xác. Sau khi xác nhận máy đo độ cứng đang ở trạng thái vận hành bình thường, mới tiến hành đo chính thức trên mẫu thử và ghi lại giá trị độ cứng đo được.

5. Nếu mẫu thử cho phép, thông thường nên chọn ít nhất ba vị trí khác nhau để đo độ cứng. Khoảng cách giữa ba điểm này phải ≥3 mm, và giá trị trung bình của ba kết quả đo được lấy làm giá trị độ cứng của mẫu thử.

6. Đối với các mẫu thử có hình dạng phức tạp, cần sử dụng các tấm đệm tương ứng và cố định mẫu trước khi tiến hành đo. Các mẫu thử hình tròn thường được đặt vào rãnh chữ V để đo.

7. Máy đo độ cứng phải được hiệu chuẩn theo quy định. Khối chuẩn dùng để hiệu chuẩn máy đo độ cứng không được sử dụng ở cả hai mặt, vì độ cứng của bề mặt chuẩn và bề mặt phía sau có thể không đồng nhất. Thông thường, khối chuẩn có giá trị hiệu lực trong vòng một năm kể từ ngày hiệu chuẩn.

phạm vi áp dụng của các loại máy đo độ cứng khác nhau như sau:

Máy đo độ cứng Brinell: Chủ yếu được sử dụng để kiểm tra độ cứng của thép rèn và gang có cấu trúc không đồng đều, đồng thời cũng phù hợp với kim loại màu và thép mềm. Phương pháp thử độ cứng Brinell thích hợp để kiểm tra nguyên vật liệu và bán thành phẩm sẢN PHẨM . Ưu điểm là vết lõm lớn, giúp phản ánh đầy đủ tính năng tổng hợp của vật liệu và có độ chính xác cao; nhược điểm là vết lõm lớn nên nói chung không được sử dụng để kiểm tra sản phẩm hoàn chỉnh.

‌ Máy đo độ cứng Rockwell: Phù hợp để kiểm tra độ cứng của nhiều loại kim loại ferro và phi ferro, bao gồm thép tôi, thép tôi và ram, thép ram, thép ủ, thép tôi bề mặt, vật liệu cacbua, vật liệu luyện kim bột, lớp phủ phun nhiệt, v.v. Ưu điểm là có phạm vi ứng dụng rộng và thích hợp để kiểm tra độ cứng của nhiều loại kim loại ferro và phi ferro; nhược điểm là vết lõm nhỏ nên chỉ phù hợp với các kim loại tấm mỏng, ống thành mỏng, v.v.

‌ Máy đo độ cứng Rockwell bề mặt: Phù hợp để kiểm tra độ cứng của các tấm mỏng, thấm carbon, thấm nitơ, các lớp tôi bề mặt, thép không gỉ và hợp kim nhôm, v.v. Máy đo độ cứng Vickers: Được sử dụng để đo các chi tiết nhỏ, tấm thép mỏng, lá kim loại, tấm IC, dây kim loại, lớp tôi mỏng, lớp mạ điện, thủy tinh, trang sức và gốm sứ. Ưu điểm là vết lõm tạo ra rất nhỏ, phù hợp để kiểm tra các chi tiết nhỏ và vật liệu mỏng; nhược điểm là thao tác tương đối phức tạp. Phù hợp để kiểm tra các chi tiết nhỏ, tấm thép mỏng, lá kim loại và các vật liệu khác.