Що таке твердомір
Випробування на твердість міряє опір матеріалу вдавлюванню в нього твердішого тіла й подає результат за шкалою. Це опосередковане вимірювання: у металах воно широко корелює з межею міцності на розтяг, воно значно швидше за випробування на розтяг і в більшості форм лишає лише малий слід. Саме тому його так широко застосовують для вхідного контролю й для перевірки після термічної обробки.
Метод важить більше за прилад. Число твердості без його шкали не означає нічого, бо Роквелл, Бринель, Віккерс і методи відскоку тиснуть по-різному, міряють по-різному й дають цифри, які не порівнюються напряму. Та сама сталева деталь покаже одну цифру на настільному твердомірі, іншу на портативному приладі відскоку й третю на машині Віккерса, і всі три можуть бути правильними у своїх умовах.
Тому практична задача вибору в тому, який метод підходить деталі: її розмір, чи можна її принести на стіл, чи можна підготувати поверхню, чи припустимий видимий слід і що вимагає чинна специфікація. Ця сторінка проходить ці пункти й питання про те, де портативний прилад є придатною заміною настільної машини, а де ні.
Як твердомір вимірює
Настільне випробування вдавлює визначений індентор у поверхню під визначеним навантаженням і міряє результат. У методі Роквелла глибину проникнення читають безпосередньо, а літера шкали кодує і індентор, і навантаження, і саме тому відлік негайний і чому шкалу треба завжди називати разом із ним. У Бринеля й Віккерса розмір залишеного відбитка міряють оптично й перераховують, що повільніше й лишає більший слід, але значно менше залежить від стану поверхні.
Товщина зразка відносно глибини відбитка це те, що найчастіше робить відлік недійсним. Якщо під індентором недостатньо матеріалу, опора бере на себе частину навантаження і число виходить завищеним, а це хибне «придатно», а не очевидна помилка. Правило мінімальної товщини, прив'язане до кожного методу, існує саме тому, і його перевіряють за кресленням, а не припускають.
Портативні прилади відскоку працюють за іншим принципом: визначене тіло вдаряють об поверхню й порівнюють швидкість його відскоку зі швидкістю удару. Це справді корисно на великих деталях, які не принести до машини, але результат залежить від маси й жорсткості деталі, тому відлік, знятий на тонкій пластині, не порівнюється з відліком на масивному виливку. Прилад перераховує своє значення відскоку в інші шкали математично, і ці перерахунки несуть межі, яких треба дотримуватися.
Варіанти конфігурації
Більшу частину специфікації визначають саме ці рішення, а не клас похибки. Кожне обмежує наступне, тому їх узгоджують по порядку.
| Конфігурація | Варіанти на вибір | Що це насправді визначає |
| Метод і шкала | Настільні методи з їхніми літерами шкал і портативний метод відскоку | Яку шкалу називає чинна специфікація і чи припустимий залишений слід на деталі. |
| Тип індентора | Алмазний конус, загартована кулька, алмазна піраміда й ударне тіло для відскоку | Що прилад може міряти. Деякі пари індентора й навантаження підходять для твердих матеріалів, а деякі для м'яких, і літера шкали кодує саме цю пару. |
| Випробувальне навантаження | Фіксоване для даної шкали або вибірне в діапазоні | Які шкали прилад може закрити і чи достатньо однієї машини для більш ніж однієї специфікації. |
| Настільне або портативне виконання | Стаціонарна машина зі столиком і опорою або ручний прилад відскоку | Чи можна взагалі принести деталь до приладу і чи треба брати відлік на місці. |
| Опора зразка й мінімальна товщина | Схема опори й найменший переріз, який метод дозволяє | Чи відлік дійсний узагалі. Недостатньо опертий зразок читається завищено й пропускає деталь, яка мала б не пройти. |
| Вимога до підготовки поверхні | Обробка, якої очікує метод, і те, скільки підготовки роблять на деталі | Чи треба закладати час на підготовку і чи припустима сама підготовка на готовому виробі. |
| Відлік і робота з даними | Прямий дисплей і те, чи можна зберігати, усереднювати або експортувати відліки | Чи треба робити протокол партії і чи потрібні окремі відліки чи статистичний результат. |
| Аксесуари для перевірки | Зразкові міри твердості, підібрані під використовувану шкалу | Чи можна довести, що прилад показує правильно, чого більшість систем якості вимагають через визначений інтервал. |
Як вибрати твердомір
| Чинник | Чому це визначає відповідь | Як з'ясувати це до запиту |
|---|
| Група матеріалів | Метали, пластики й еластомери застосовують різні шкали, і жоден прилад не закриває всі три | Назвіть матеріал і специфікацію, яка керує випробуванням. |
| Шкала, названа в специфікації | Число має сенс лише зі своєю шкалою, а потрібна шкала фіксує прилад | Наведіть шкалу й приймальну смугу з креслення або стандарту. |
| Розмір і маса деталі | Масивний виливок не принести до настільної машини, а легку деталь не випробувати надійно відскоком | Дайте найбільші й найменші деталі з приблизною масою та товщиною перерізу. |
| Доступ до випробувальної поверхні | Індентор має дістати поверхню перпендикулярно до неї | Опишіть геометрію і те, чи є спеціальна опора або підставка. |
| Чи припустимий слід | Деякі методи лишають видимий відбиток, і це виключає їх на готовій поверхні | Укажіть, чи деталь після випробування йде у використання чи на продаж. |
| Товщина в точці випробування | Нижче мінімуму для методу відлік недійсний, а не просто наближений | Дайте товщину стінки або перерізу в точці, яку треба випробувати. |
| Вимога до протоколу й перевірки | Простежувані зразкові міри й записані відліки може накладати система якості замовника | Укажіть, чи потрібні сертифікати або протоколи партії і з яким інтервалом прилад перевіряють. |
Якщо щось із цього ще не визначено, надішліть те, що відомо. Пропозицію можна підготувати за описом завдання й уточнити, коли прогалини заповнять.
Найближчі альтернативи
Це типи, якими зазвичай виявляється запит на твердомір, і точка, у якій вибір справді визначається.
| Найближча альтернатива | Що відрізняє її від твердоміра |
| Машини для випробування на розтяг | Розтягують підготовлений зразок до руйнування й дають міцність, видовження та модуль безпосередньо. Випробування руйнівне й потребує обробленого зразка, і воно значно повільніше, але міряє саму властивість, а не її опосередкований показник. Там, де розрахунок або сертифікація вимагає цифру розтягу, твердість її не замінює. |
| Машини для випробування на стиск | Прикладають навантаження, щоб роздавити або деформувати зразок, і це відповідне випробування для бетону, упаковки й еластомерних деталей. Воно відповідає, яке навантаження несе деталь, а не наскільки тверда її поверхня. |
| Машини для випробування на удар | Міряють енергію, поглинуту під час руйнування зразка з надрізом, і це про в'язкість, а не про опір вдавлюванню. Дві сталі однакової твердості можуть суттєво різнитися в поведінці під ударом, і випробування на твердість цієї різниці не покаже. |
| Товщиноміри покриттів | Міряють товщину шару на поверхні, а не властивість основи. На деталі з обробленою поверхнею часто потрібні обидва відліки, але вони відповідають на різні питання і жоден не подає інший. |
| Профілометри шорсткості | Подають текстуру поверхні в термінах профілю, а вона керує тертям, ущільненням і зовнішнім виглядом. Шорсткість поверхні ще й впливає на відлік твердості, і саме тому ці два прилади так часто стоять на одному контрольному столі. |
| Машини для випробування матеріалів | Загальна назва для машин, що прикладають навантаження до зразка й закривають розтяг, стиск, згин і втому в одній рамі. Там, де лабораторії потрібно кілька з них, універсальна машина їх закриває; твердість лишається окремою, швидшою і зазвичай неруйнівною перевіркою. |
Твердість і в'язкість це та пара, яку найчастіше вважають взаємозамінною. Це не так: обробка поверхні може суттєво підняти твердість, лишивши в'язкість матеріалу там, де вона була, або знизивши її.
Що додати до запиту
Перша відповідь може бути пропозицією, а не набором запитань, якщо запит містить ці дані. Якщо цифра невідома, надішліть опис задачі, і ми підтвердимо, що з нього випливає.
- Матеріал і специфікація або стандарт, що керує випробуванням
- Потрібна шкала й приймальна смуга
- Найбільші й найменші деталі з приблизною масою
- Товщина перерізу або стінки в точці випробування
- Чи доступна випробувальна поверхня і яка її геометрія
- Чи припустимий видимий слід після випробування
- Чи треба записувати відліки для партії
- Чи потрібні зразкові міри або аксесуари для перевірки
- Кількість, порт призначення та потрібна дата постачання
