Что такое прибор для измерения твердости?

Что такое прибор для измерения твердости?

Приборы для измерения твердости оценивают твердость различных материалов и изделий.

В зависимости от их основных принципов методы испытания твердости можно в целом разделить на испытания на вдавливание и динамические испытания. Испытание на вдавливание выполняется путем вдавливания твердого индентора в поверхность испытуемого образца и измерения размера площади поверхности или глубины вдавливания. Чем меньше площадь вдавливания и чем меньше глубина вдавливания, тем тверже оценивается материал.

В методе динамического испытания молоток падает с определенной высоты, и измеряется высота его отскока. Этот метод испытания называется испытанием твердости по Шору и использует свойство, что чем тверже образец, тем выше он отскочит.

Для выполнения вышеуказанных методов испытания используются различные приборы для испытания твердости в зависимости от индентора, нагрузки, приложенной к индентору, и способа измерения отпечатка. При оценке твердости важно выбрать подходящий метод испытания и прибор на основе размера, формы и назначения образца для испытания, а также на основе соглашения между получателем и стороной испытания.

Использование приборов для испытания твердости

1. Метод испытания для измерения площади поверхности вдавливания

Для измерения площади поверхности вдавливания используются испытания на твердость по Виккерсу и испытания на твердость по Бринеллю.

Испытательный прибор по Виккерсу

Приборы для испытания твердости по Виккерсу используются для испытания различных материалов, включая металлические материалы. Он характеризуется небольшой испытательной нагрузкой и оценивает твердость в узком диапазоне. Он также используется для оценки глубины закаленного слоя различных обработок поверхности, таких как цементация, индукционная закалка и азотирование слоев, а также распределения твердости сварных швов.

Прибор для испытания твердости по Бринеллю

Прибор для испытания твердости по Бринеллю проверяет отливки, поковки и другие металлические материалы с шероховатыми поверхностями и неоднородной зернистой структурой. Он характеризуется большой испытательной нагрузкой и большим отпечатком, что позволяет проводить среднюю оценку твердости в относительно широком диапазоне.

1. Метод испытания глубины отпечатка

Испытание на твердость по Роквеллу — это метод испытания для измерения глубины вдавливания. Прибор для испытания на твердость по Роквеллу в основном используется для закаленных металлических материалов. При оценке твердости закаленного слоя в закаленных металлических материалах необходимо выбрать соответствующие условия испытания (задать в виде шкалы) в соответствии с твердостью и глубиной закаленного слоя.

Испытание на твердость по Шору, динамический метод испытаний, используется для испытания твердости крупных деталей и прокатных валков и является распространенным методом испытаний, используемым в полевых условиях в механических цехах. Преимущества прибора для испытания на твердость по Шору заключаются в том, что его можно использовать для проверки продукции, поскольку вмятина менее заметна, а прибор небольшой и портативный.

Принципы приборов для испытания на твердость

Принципы приборов для испытания на твердость различаются в зависимости от типа.

1. Прибор для испытания на твердость по Виккерсу

В приборе для испытания твердости по Виккерсу алмазный индентор с углом при вершине квадрата 136° вдавливается в испытуемый образец под испытательной нагрузкой. Длина диагонали квадратного отпечатка, созданного этой нагрузкой, измеряется с помощью металлографического микроскопа, прикрепленного к тестеру.

JIS определяет испытательные нагрузки от 10 гс до 100 кгс. Испытание, проводимое при одном кгс или менее, называется испытанием на твердость по микро-Виккерсу. Испытательный прибор одинаков для испытательных приборов Виккерса и микро-Виккерса. Оба испытания можно проводить, изменяя испытательную нагрузку. Изменение испытательной нагрузки не меняет значение твердости, если в материале нет неровностей.

Для испытания на твердость по Виккерсу образец не должен быть больше размера ладони. Испытываемая поверхность также должна быть отполирована в зеркало, поэтому почти всегда необходимо вырезать часть образца, твердость которой необходимо определить.

1. Прибор для испытания на твердость по Бринеллю

Прибор для определения твердости по Бринеллю использует шариковый индентор, стальной или твердосплавный шарик диаметром 10 мм. Часто используется испытательная нагрузка 3000 кгс. Нагрузка рассчитывается путем деления нагрузки, приложенной к сферическому отпечатку на испытательной поверхности, на площадь поверхности постоянного отпечатка.

1. Прибор для определения твердости по Роквеллу

Прибор для определения твердости по Роквеллу прикладывает нагрузку в три этапа. Сначала используется эталонная нагрузка, затем применяется более высокая испытательная нагрузка, а затем нагрузка возвращается к эталонной нагрузке. Оценка твердости основана на разнице глубины вдавливания между двумя эталонными нагрузками, приложенными до и после испытания.

В испытании твердости по Роквеллу шкала определяется комбинацией нескольких испытательных нагрузок и типов индентора. Например, если используется алмазный конус с радиусом наконечника 0,2 мм и углом наконечника 120°, а первичная нагрузка составляет десять кгс, шкала A используется, если испытательная нагрузка составляет 60 кгс, шкала D — если 100 кгс, а шкала C — если 150 кгс.

Испытание с использованием стального шарика 1/16″ (1,5875 мм) с базовой нагрузкой 10 кгс и испытательной нагрузкой 100 кгс попадает под шкалу B. Испытания, проводимые с базовой нагрузкой 3 кгс и испытательными нагрузками 15, 30 и 45 кгс, называются испытаниями на поверхностную твердость по Роквеллу. Они используются в основном для испытаний на твердость тонких стальных пластин.

В современных приборах для испытания на твердость по Роквеллу индентор является сменным и может быть настроен на различные базовые и испытательные нагрузки. Преимущество заключается в том, что нагрузки и измерения глубины выполняются автоматически.

1. Прибор для испытания на твердость по Шору

В испытании на твердость по Шору алмазный молоток определенной формы и массы падает на испытуемый образец с определенной высоты, и измеряется высота отскока. В отличие от других испытательных приборов, прибор для испытания на твердость по Шору очень мал и не потребляет электричество.

Другая информация о приборах для испытания на твердость

Калибровка приборов для испытания на твердость

Приборы для испытания на твердость необходимо периодически калибровать, чтобы убедиться, что они работают правильно. Обычно производитель испытательной машины выполняет эту функцию.

Кроме того, в повседневной работе важна проверка точности с использованием испытательных образцов. Готовится стандартный испытательный образец с гарантированной твердостью, и перед проведением фактического испытания он проверяется, чтобы убедиться, что с помощью стандартного испытательного образца можно получить правильные результаты. Эта предварительная проверка также может помочь вам заметить ошибки в испытательной нагрузке или выборе индентора.