Твердомеры

Твердомер – портативный или стационарный измеритель твердости, проникающий в слой материалов, металла путем непосредственно контакта, вызывающего пластическую деформацию.
Твердометры исследуют твердость металлов, используя индентор – объект с твердостью, превышающей аналогичную величину для анализируемого образца и не изменяющий физико-механические свойства после проведения тестов.
Твердомер (Роквелла, Бринелля, по Шору) должен отобразить на дисплее или стрелочном индикаторе итоговую твердость материалов, металла, без дополнительных переводов, используя выбранные единицы измерения твердости и соответствующую шкалу.

Твердомеры – измерение твердости металла по бринеллю, роквеллу, виккерсу

Твердость металла, материалов измеряется различными способами, в зависимости от вида индентора и формы впадины на исследуемой поверхности анализируемых образцов. Твердомеры, проводящие определение твердости металлов по роквеллу, бринеллю, виккерсу используют метод вдавливания. Перечисленные приборы для измерения твердости сходны по способу воздействия и различаются формой, размером индентора и методикой. Для каждого из них своя шкала твердости металлов (например таблица твердости металлов по роквеллу).

1. Измерение твердости по бринеллю базируется на основе вдавливания шарика с диаметром в мм, выбираемого из ряда: 1.0,2.0,2.5,5.0,10.0 (ГОСТ 9012). Определение твердости по бринеллю требует выбора материала индентора в зависимости от диапазона твердости металла. Если твердость материалов находится в диапазоне до 450 единиц, подходит индентор (шарик) из конструкционной стали с добавлением хрома или твердого сплава, при >450 единиц – полированные шарики из твердого сплава (ГОСТ 9012). Стандартом регламентируется:
   • прилагаемое усилие;
   • время, в течение которого определяется твердость стали по бринеллю.

   Единицы измерения твердости – HB (по первой букве B - твердомер Бринелля). Определение твердости по бринеллю производится для черных и цветных металлов.

2. Измерение твердости по виккерсу имеет сходные черты, но в качестве индентора используется алмазная четырехгранная пирамида. Твердость металла определяется путем замера длин образовавшихся диагоналей и вычисления среднеарифметического значения. Твердомер виккерса обязан обеспечивать плавное нарастание приложенной нагрузки и постоянство прилагаемого усилия. Единицы измерения твердости – HV.
3. Твердомер роквелла исследует твердость металлов в 2 этапа. Вначале прикладывается предварительная нагрузка небольшой величины ~ 10 кгс на измеритель твердости. Фактически индентор (стальной шарик или алмазный конус) вначале касается поверхности. Второй этап - измерение твердости металла производится путем приложения большего усилия, зависящего от вида индентора и типа материала. Шкала твердости металлов по роквеллу фактически состоит из трех (HRA, HRB, HRC). Стационарный твердомер роквелла снабжается индикатором часового типа, преобразующего осевое перемещение (глубина вдавливания) в поворот стрелочного индикатора.

Измеритель твердости – какой бывает ?

Твердомер - роквелла, бринелля, виккерса производит определение твердости материалов (по бринеллю, по роквеллу) статическим методом путем приложения нагрузки к образцу. В отличие от них, динамический твердомер использует упругие свойства материала. Наиболее распространенный твердомер динамический реализует метод отскока, величина которого пропорциональна твердости.
По месту проведения анализа различают стационарный твердомер и портативный измеритель твердости.
Определение твердости металлов (по бринеллю, роквеллу) в металлографических лабораториях имеет ряд преимуществ.
Во-первых, наличие неисчерпаемый источник электрической энергии. Измерение твердости металла производится путем силового воздействие, что требует энергетических затрат на преодоления сопротивления поверхностного слоя при проникновения индентора.
Твердомер портативный (по роквеллу, по шору, бринеля) обладает весьма ограниченным ресурсом циклов проведения исследований из-за источника питания малой мощности.
Во-вторых, твердомеры для металлов требуют дополнительного оснащения лабораторий, включая металлографический микроскоп для исследования геометрических параметров образовавшейся впадины и специальных измерителей, включая микрометр.
Измеритель твердости, использующий кинетический метод, исследует не только конечный результат, но и всю диаграмму процесса, начиная с момента вдавливания индентора и до извлечения.

Твердомер по шору

Для определения твердости пластмасс, резин, каучуков и полимеров предназначен специальный измеритель твердости с несколькими шкалами - твердомер по шору, ведущий свою историю с 20-х годов XX века.
Портативный твердомер по шору использует в качестве индентора алмазный наконечник, падающий с высоты на исследуемую плоскость.
Измеритель твердости – портативный твердомер (по шору) использует шкалы : A, C, D в зависимости от значения твердости исследуемого материала. Чем выше твердость материалов, тем больше буква алфавита, например:

Твердость материалов прямо пропорциональна величине отскока. Например мягкая резина или силикон поглощают значительную часть энергии, боек произведет не высокий отскок, а твердомер зафиксирует незначительные единицы измерения твердости в HSD.

Твердомер портативный – что следует учесть

Твердость металлов влияет на ряд физических и механических свойств заготовок, полуфабрикатов и произведенного оборудования на протяжении всего срока службы, включая усталость, хрупкость, износостойкость, сопротивление ударным нагрузкам, излому, сжатию и растяжению.
Определение твердости металлов - по бринеллю, роквеллу должно производится с учетом рекомендаций:

1. Твердомер должен проводить анализ в нескольких точках. Показания необходимо усреднить.
2. Измерение твердости металла (по бринелю, виккерсу, роквеллу) проводится на образце с однородной зернистой структурой, отсутствием раковин, и с шероховатостью не более 2.5 мкм.
3. Размер получившейся впадины, которое производит стационарный, портативный твердомер должен быть как минимум в 8 раз меньше толщины исследуемого объекта (измерение твердости по бринеллю) и в 1,2-1,5 раза (измерение твердости по виккерсу).
4. Не проводить определение твердости (металлов, по роквеллу и бринеллю) рядом с краем образца.
5. Твердомер (по роквеллу, по шору, бринелля) гарантирует достоверный результат при строго вертикальном перемещении индентора.
6. Единицы измерения твердости не подлежат переводу из одной шкалы в другую – различная методика и применяемые твердомеры не позволяют обеспечить полное соответствие при переводе. Хотя подобная обобщенная шкала твердости металлов уже разработана, пользоваться ей следует после тщательной проверки.
7. Поверхность материалов должна быть плоской и гладкой.

Твердомеры для металлографического анализа и исследования Вы можете заказать в компании Технотест.