Czym jest twardomierz
Badanie twardości mierzy opór materiału przed wciskaniem twardszego ciała i podaje wynik w skali. Pomiar jest przybliżeniem: w metalach w przybliżeniu odpowiada wytrzymałości na rozciąganie, jest znacznie szybszy od badania rozciągania i w większości postaci pozostawia tylko niewielki ślad. Dlatego jest tak powszechnie stosowany jako kontrola wejściowa i sprawdzenie po obróbce cieplnej.
Metoda ma większe znaczenie niż przyrząd. Liczba twardości bez skali jest bez znaczenia, bo Rockwell, Brinell, Vickers i metody odbicia inaczej wciskają, inaczej mierzą i dają liczby nie bezpośrednio porównywalne. Ten sam kawałek stali poda jedną liczbę na twardomierzu stołowym, inną na przenośnym przyrządzie odbiciowym i trzecią na maszynie Vickersa; i wszystkie trzy mogą być poprawne w swoich warunkach.
Praktyczny problem doboru sprowadza się więc do tego, która metoda pasuje do części: jej rozmiar, czy można ją przynieść na stanowisko, czy powierzchnia da się przygotować, czy widoczny ślad jest dopuszczalny i czego wymaga norma. Ta strona omawia te kwestie oraz granicę, gdzie przyrząd przenośny jest, a gdzie nie jest ważnym zamiennikiem maszyny stołowej.
Jak twardomierz dokonuje pomiaru
Badanie stołowe wciska zdefiniowany wciskacz w powierzchnię pod zdefiniowanym obciążeniem i mierzy wynik. W metodzie Rockwella odczytywana jest bezpośrednio głębokość wnikania, a litera skali koduje zarówno wciskacz, jak i obciążenie; dlatego odczyt jest natychmiastowy i dlatego skalę trzeba zawsze podawać. W Brinellu i Vickersach rozmiar pozostawionego odcisku mierzony jest optycznie i przeliczany, co jest wolniejsze i zostawia większy ślad, ale znacznie mniej wrażliwe na stan powierzchni.
Grubość próbki względem głębokości odcisku to najczęstsza przyczyna unieważnienia odczytu. Jeśli pod wciskaczem nie ma dość materiału, podpora przejmuje część obciążenia i liczba wychodzi zawyżona, co jest fałszywym przejściem, nie oczywistym błędem. Reguła minimalnej grubości dołączona do każdej metody istnieje właśnie z tego powodu i jest sprawdzana względem rysunku, nie zakładana z góry.
Przenośne twardomierze odbiciowe działają na innej zasadzie: zdefiniowane ciało uderza w powierzchnię, a prędkość odbicia porównywana jest z prędkością uderzenia. Jest to rzeczywiście przydatne na dużych częściach, których nie da się przynieść do maszyny, ale wynik zależy od masy i sztywności części, więc odczyt na cienkiej blasze nie jest porównywalny z odczytem na ciężkim odlewie. Przyrząd przelicza matematycznie wartość odbicia na inne skale, a te konwersje mają ograniczenia, które trzeba respektować.
Konfiguracje
Większość specyfikacji jest ustalana przez te decyzje, a nie przez klasę dokładności. Każda ogranicza następną, dlatego są rozstrzygane po kolei.
| Konfiguracja | Opcje do ustalenia | Co faktycznie rozstrzyga |
| Metoda badania i skala | Metody stołowe z literami skal i przenośna metoda odbicia | Którą skalę wymienia norma, według której wykonywane jest badanie, i czy ślad pozostawiony na części jest dopuszczalny. |
| Typ wciskacza | Stożek diamentowy, kulka hartowana, piramida diamentowa i ciało uderzeniowe metody odbicia | Co przyrząd może mierzyć. Niektóre pary wciskacza i obciążenia nadają się do materiałów twardych, inne do miękkich, a litera skali koduje tę parę. |
| Obciążenie badawcze | Stałe dla danej skali lub wybierane w zakresie | Jakie skale przyrząd może pokryć i czy jedna maszyna wystarczy na więcej niż jedną normę. |
| Wykonanie stołowe lub przenośne | Stała maszyna ze stolikiem i podporą lub podręczny przyrząd odbiciowy | Czy część można w ogóle przynieść do przyrządu i czy odczyt musi być wykonany w miejscu. |
| Podparcie próbki i minimalna grubość | Układ podpory i najmniejszy przekrój dozwolony przez metodę | Czy odczyt jest w ogóle ważny. Źle podparta próbka daje zawyżony odczyt i przepuszcza część, która powinna być odrzucona. |
| Wymagane przygotowanie powierzchni | Wykończenie, jakiego oczekuje metoda, i ile przygotowania wykonuje się na części | Czy trzeba uwzględnić czas przygotowania i czy samo przygotowanie jest dopuszczalne na gotowym elemencie. |
| Odczyt i obsługa danych | Bezpośredni wyświetlacz i możliwość zapisu, uśredniania lub eksportu odczytów | Czy trzeba wytworzyć dokumentację partii i czy potrzebne są pojedyncze odczyty, czy wynik statystyczny. |
| Akcesoria weryfikacyjne | Bloki referencyjne dopasowane do używanej skali | Czy można wykazać, że przyrząd mierzy poprawnie, czego większość systemów jakości wymaga w określonych odstępach. |
Jak wybrać twardomierz
| Czynnik | Dlaczego rozstrzyga o odpowiedzi | Jak ustalić to przed zapytaniem |
|---|
| Rodzina materiału | Metale, tworzywa sztuczne i elastomery używają różnych skal i żaden jeden przyrząd nie pokrywa wszystkich trzech | Podać materiał i normę, według której wykonywane jest badanie. |
| Skala określona w normie | Liczba jest istotna tylko ze swoją skalą, a wymagana skala określa przyrząd | Cytować skalę i pasmo akceptacji z rysunku lub normy. |
| Rozmiar i masa części | Ciężkiego odlewu nie da się przynieść na maszynę stołową, a lekkiej części nie można rzetelnie zbadać metodą odbicia | Podać największe i najmniejsze części z przybliżoną masą i grubością przekroju. |
| Dostęp do powierzchni badania | Wciskacz musi dosięgnąć powierzchni prostopadle | Opisać geometrię i czy dostępna jest specjalna podpora lub uchwyt. |
| Czy ślad jest dopuszczalny | Niektóre metody zostawiają widoczny odcisk, co wyklucza je na wykończonej powierzchni | Określić, czy część będzie używana lub sprzedawana po badaniu. |
| Grubość w punkcie badania | Poniżej minimum dla metody odczyt jest nieważny, nie tylko przybliżony | Podać grubość ścianki lub przekroju w punkcie, który ma być badany. |
| Wymagania dotyczące zapisu i weryfikacji | Bloki referencyjne ze spójnością pomiarową i zapisywane odczyty mogą być wymagane przez system jakości klienta | Określić, czy wymagane są świadectwa lub zapisy partii i w jakich odstępach przyrząd jest weryfikowany. |
Jeśli którakolwiek z tych kwestii pozostaje otwarta, prześlij to, co jest znane. Wycenę można wystawić na podstawie opisu zadania i doprecyzować po uzupełnieniu luk.
Najbliższe alternatywy
To są typy, o które zazwyczaj chodzi w zapytaniu o twardomierz, i punkt, w którym wybór jest naprawdę rozstrzygany.
| Najbliższa alternatywa | Co ją odróżnia od testera twardości |
| Maszyny do badań na rozciąganie | Rozciągają próbkę do zerwania, dając bezpośrednio wytrzymałość, wydłużenie i moduł. Badanie jest niszczące i wymaga obróbionej próbki, i jest znacznie wolniejsze, ale mierzy właściwość, a nie jej przybliżenie. Tam gdzie obliczenie konstrukcyjne lub certyfikat wymaga wartości rozciągania, twardość nie może jej zastąpić. |
| Maszyny do badań na ściskanie | Obciążają próbkę celem zgniecenia lub odkształcenia, co jest właściwym badaniem dla betonu, opakowań i części elastomerowych. Odpowiadają na pytanie, jakie obciążenie część wytrzymuje, nie jak twarda jest jej powierzchnia. |
| Młoty udarnościowe | Mierzą energię pochłoniętą przy złamaniu próbki z karbem, co dotyczy udarności, nie odporności na wciskanie. Dwa gatunki stali o tej samej twardości mogą się wyraźnie różnić zachowaniem udarnym, a badanie twardości by tego nie wykazało. |
| Mierniki grubości powłok | Mierzą grubość warstwy na powierzchni, nie właściwość podłoża. Na części po obróbce powierzchniowej oba odczyty są często potrzebne, ale odpowiadają na różne pytania i żaden nie podaje wyniku drugiego. |
| Mierniki chropowatości | Podają teksturę powierzchni w parametrach profilu, co decyduje o tarciu, uszczelnieniu i wyglądzie. Wykończenie powierzchni wpływa też na odczyt twardości, dlatego oba przyrządy tak często dzielą stanowisko kontrolne. |
| Maszyny do badań materiałów | Ogólne określenie maszyn obciążających próbkę, obejmujące rozciąganie, ściskanie, zginanie i zmęczenie w jednej ramie. Tam gdzie laboratorium potrzebuje kilku z tych badań, maszyna uniwersalna je pokrywa; twardość pozostaje oddzielnym, szybszym i zwykle nieniszczącym sprawdzeniem. |
Twardość i udarność to para najczęściej traktowana jako zamienna. Nie są: obróbka powierzchniowa może podnieść twardość znacznie, pozostawiając udarność materiału bez zmiany lub ją obniżając.
Co powinna zawierać wycena
Pierwsza odpowiedź może być wyceną, a nie zestawem pytań, jeśli zapytanie zawiera te informacje. Jeśli wartość nie jest znana, wyślij opis zastosowania, a my potwierdzimy, co implikuje.
- Materiał i norma lub standard, według którego wykonywane jest badanie
- Wymagana skala i pasmo akceptacji
- Największe i najmniejsze części z przybliżoną masą
- Grubość przekroju lub ścianki w punkcie badania
- Czy powierzchnia badania jest dostępna i jaka jest jej geometria
- Czy widoczny ślad jest dopuszczalny po badaniu
- Czy odczyty muszą być zapisywane dla partii
- Czy wymagane są bloki referencyjne lub akcesoria weryfikacyjne
- Ilość, port docelowy i wymagana data dostawy
