Інструкція з принципу роботи вимірювача твердості за Роквеллом

Випробування на твердість є основним методом оцінки механічних властивостей матеріалів. Серед різноманітних доступних методів випробування твердості за Роквеллом виділяється як один із найбільш поширених методів у промислових середовищах. Його популярність пояснюється його простотою, швидкістю та прямим характером зчитування твердості. На відміну від методів, які потребують оптичного вимірювання вдавлення, тест Роквелла забезпечує миттєве значення твердості на основі глибини проникнення, що робить його високоефективним для контролю якості виробничої лінії та рутинної перевірки матеріалу. Розуміння принципу роботи цього важливого інструменту є ключовим для отримання надійних, повторюваних результатів і оптимізації його використання в різноманітних програмах.

Метод вимірювання глибини

Основним принципом вимірювання твердості за Роквеллом є вимірювання глибини постійного вдавлення. Випробування визначає твердість матеріалу шляхом обчислення чистого збільшення глибини вдавлення після того, як велике навантаження застосовано та потім знято, тоді як незначне навантаження залишається на місці.

Унікальною особливістю методу Роквелла є дво{0}}етапний процес навантаження, який ефективно мінімізує вплив поверхневих нерівностей і гарантує, що вимірювання відображають справжню об’ємну твердість матеріалу. Значення твердості виходить з різниці в глибині проникнення між малим і великим етапами навантаження. Цей диференціал глибини потім перетворюється на число твердості за заздалегідь визначеною шкалою. Оскільки цей метод базується на вимірюванні глибини, а не на площі відступу, результати отримують майже миттєво, що зміцнює репутацію тесту щодо швидкості та ефективності.

Дво-процес завантаження

Точність і надійність тесту Роквелла значною мірою пояснюється дво-етапною послідовністю навантаження:

Незначне навантаження (попереднє навантаження)

До індентора прикладається відносно невелика початкова сила, зазвичай 10 кгс або 3 кгс залежно від масштабу. Це попереднє натяг служить двом важливим цілям: воно забезпечує міцний і послідовний контакт між індентором і поверхнею матеріалу, і воно встановлює стабільну базову площину (базову лінію) шляхом натискання індентора на початкову глибину h₀. У цьому положенні глибиномір встановлюється на нуль.

Основне навантаження (тестове навантаження)

Після незначного навантаження застосовується значно більше велике навантаження, доводячи загальне випробувальне зусилля до повного значення (зазвичай 60, 100 або 150 кгс, залежно від масштабу). Це додаткове навантаження заштовхує індентор глибше в матеріал, створюючи постійне поглиблення, яке буде вимірюватися. Основне навантаження утримується протягом заздалегідь визначеного часу перебування, як правило, від 1 до 15 секунд, щоб забезпечити будь-яке відновлення пружності всередині матеріалу.

Після завершення часу перебування основне навантаження знімається, але другорядне навантаження зберігається. Потім система вимірювання глибини фіксує остаточну глибину проникнення (h). Твердість за Роквеллом розраховується на основі чистого збільшення глибини (h - h₀), причому менша чиста глибина вказує на більш твердий матеріал.

Стандартний тест на твердість за Роквеллом виконується за систематичною покроковою-процедурою-:

Крок 1 – Підготовка зразка

Випробуваний зразок повинен мати чисту, рівну та гладку поверхню, вільну від масла, окалини та інших забруднень. Для отримання точних результатів мінімальна товщина зразка повинна принаймні в десять разів перевищувати очікувану глибину вдавлення, щоб запобігти впливу ковадла на вимірювання.

Крок 2 – Виберіть Indenter і Scale

На основі типу матеріалу та очікуваного діапазону твердості вибирається відповідний індентор (алмазний конус або сталева кулька) і шкала Роквелла (наприклад, HRA, HRB, HRC).

Крок 3 – Застосуйте незначне навантаження

Зразок розташовується на ковадлі, і прикладається незначне навантаження. Це початкове навантаження встановлює індентор у матеріал і встановлює контрольну глибину.

Крок 4 – Застосуйте велике навантаження

Потім прикладається основне навантаження, збільшуючи загальне випробувальне зусилля до повного значення. Навантаження утримується протягом заданого часу перебування.

Крок 5 – Зніміть основне навантаження та виміряйте

Після часу витримки основне навантаження знімається, а другорядне навантаження зберігається. Система вимірювання глибини обчислює чисте збільшення глибини вдавлення, яке потім автоматично перетворюється на число твердості за Роквеллом і відображається на системі зчитування.

Випробування твердості за Роквеллом використовує кілька шкал, кожна з яких визначається певною комбінацією типу індентора та прикладеного навантаження. Ця універсальність дозволяє застосовувати цей метод для різних матеріалів: від дуже м’яких кольорових металів до надзвичайно твердих інструментальних сталей. Вибір правильної шкали має вирішальне значення для отримання дійсних надійних результатів.

HRC (шкала Rockwell C)

У шкалі HRC використовується алмазний конічний індентор із загальним навантаженням 150 кгс. Це найбільш поширена шкала для оцінки твердості загартованих сталей, інструментальних сталей, підшипникових сталей та інших чорних металів, які пройшли термічну обробку. Значення HRC зазвичай коливаються від 20 до 70, причому більші числа вказують на більшу твердість.

HRB (шкала Роквелла B)

У шкалі HRB використовується індентор зі сталевою кулькою розміром 1/16-дюйма (1,588 мм) під навантаженням 100 кгс. Він розроблений для м’яких матеріалів, зокрема відпалених або нормалізованих сталей, низько-вуглецевих сталей, алюмінієвих сплавів, латуні та інших-кольорових металів. Шкала HRB особливо поширена при оцінці листового металу та компонентів з кольорових металів.

HRA (шкала Роквелла A)

У шкалі HRA використовується алмазний конічний індентор із навантаженням 60 кгс. Він призначений для дуже твердих матеріалів, таких як карбід вольфраму, цементований карбід і тонкі, загартовані сталеві поверхні, де важче навантаження може проникнути занадто глибоко або спричинити розтріскування.

Інші ваги

Крім найпоширеніших шкал, система Роквелла включає додаткові шкали (від D до K), які використовують різні комбінації інденторів і навантажень для задоволення спеціалізованих вимог випробувань. Наприклад, HRF використовує кульку розміром 1/16-дюйма з навантаженням 60 кгс для чистої міді та інших дуже м’яких металів, тоді як HR15N є поверхневою шкалою, яка використовується для тонких шарів і поверхнево-гартованих компонентів.

TheТвердомір по Роквеллузаслужив своє місце як стандартний інструмент у виробництві та контролі якості завдяки кільком незаперечним перевагам:

Швидкість і ефективність

Оскільки метод Роквелла не потребує оптичного вимірювання розміру відступу, результати доступні протягом кількох секунд після завершення тесту. Така швидка переробка робить його ідеальним для велико{1}}виробничих середовищ, де щоденно потрібно тестувати сотні чи тисячі деталей.

Мінімальна підготовка зразків

На відміну від методів, які потребують високополірованих поверхонь, тест Роквелла можна виконувати на відносно шорстких або -оброблених поверхнях. Це скорочує час і витрати, пов’язані з підготовкою зразка.

Пряме зчитування

Значення твердості відразу відображаються на аналоговому циферблаті або цифровому екрані, що усуває потребу в обчисленнях або перетвореннях під час тестування.

Широка сумісність матеріалів

Завдяки численним шкалам і варіантам індентора, тест Роквелла може використовувати практично будь-який металевий матеріал, від м’якого алюмінію до загартованої інструментальної сталі.

Хоча тест Роквелла пропонує багато переваг, користувачі повинні знати про його обмеження:

• Випробування менш підходить для надзвичайно тонких матеріалів або поверхневих покриттів, оскільки поглиблення може проникати крізь шар або піддаватися впливу основи.
• Точність методу може бути скомпрометована, якщо тестовий зразок не має належної підтримки або якщо поверхня нерівна.
• Для матеріалів з крупнозернистою структурою або значною неоднорідністю інші методи, такі як Брінелля або Віккерса, можуть дати більш репрезентативні результати.

Розуміння принципу роботиТвердомір по Роквеллунеобхідний для отримання точних, надійних вимірювань твердості в промислових застосуваннях. Двох{1}}процес завантаження тесту, підхід-до вимірювання на основі глибини та численні параметри масштабу роблять його універсальним і ефективним інструментом для оцінки матеріалу. Вибравши відповідний індентор і шкалу, правильно підготувавши зразки та дотримуючись стандартизованих процедур, користувачі можуть використовувати весь потенціал цього-випробуваного часом методу.

Щоб отримати професійні поради щодо вибору правильного рішення для вимірювання твердості для конкретного застосування, зв’яжіться з нами сьогодні.