Wiele branż przemysłowych poddaje materiały kontroli jakości, gdyż ma ona wpływ na efekt końcowy produktu. By odpowiednio określić właściwości danego tworzywa, wykonuje się badanie twardości. Obecnie istnieje mnóstwo technik pomiaru, jednak najczęściej wykorzystuje się metodę Rockwella, Vickersa oraz Brinella. Na czym one polegają? W tym artykule opowiemy więcej o tych sposobach.
Metoda Rockwella
Pomiar twardości metodą Rockwella odbywa się przy pomocy wgłębnika diamentowego o kącie wierzchołkowym 120°, promieniu zaokrąglenia 0,2 mm lub kulki węglikowej o wyrażanej w calach średnicy 1/16”, 1/8”, 1/4” lub 1/2”. Skala jest określana symbolem HR, którą uzupełnia jedna bądź kilka literek oznaczających zastosowany wgłębnik, a także obciążenie wstępne i całkowite. Stosując tę technikę, twardość uzyskuje się poprzez odjęcie od 100 lub 130 jednostek wartości w różnicy zagłębień, które dzieli się przez 0,002 mm.
Metoda Rockwella oferuje kilka skal. Jej wybór powinien być zależny od twardości materiału, minimalnej grubości próbki (dziesięciokrotnie większa od głębokości odcisku) bądź warstwy utwardzonej. Co najważniejsze, badanie można przeprowadzić zarówno na twardych, jak i miękkich materiałach. W pierwszej sytuacji stosuje się wgłębnik diamentowy, natomiast w drugiej – kulkowy.
Zalety i wady pomiaru twardości metodą Rockwella
Mocną stroną techniki Rockwella jest możliwość bezpośredniego odczytu wartości pomiaru, bez systemu optycznego, który jest konieczny dla metody Vickersa oraz Brinella. Sposób ten jest bardzo szybki i prosty. Do badania twardości wykorzystuje specjalne przyrządy, które można zastosować nawet przy chropowatych powierzchniach. Natomiast jego główną wadą jest dziesięciokrotna różnica między maksymalnym i minimalnym obciążeniem, a także to, iż trzeba bardzo dokładnie ustawić badany przedmiot, gdyż w innym wypadku można uzyskać błędny wynik pomiaru.
Metoda Brinella
Technika ta polega na wciśnięciu stalowej lub wykonanej z węglików spiekanych kulki w badany materiał. W ten sposób określa się relację między obciążeniem a średnicą odcisku. Pomiar twardości Brinella oznacza się symbolem HB. Siła odcisku wgłębnika, czas badania oraz średnica kulki będzie zależeć nie tylko od rodzaju, ale również od grubości materiału. Wartość jest mierzona w skali od 3 do 650 HB.
By wykonać prawidłowy pomiar twardości, wcześniej należy oczyścić i odtłuścić powierzchnię badanego materiału. Jej grubość nie powinna być mniejsza niż ośmiokrotność głębokości odcisku, natomiast odległość między brzegiem próbki a środkiem odcisku nie mniejsza niż trzykrotność średnicy odcisku. Szacowany czas obciążenia w metodzie Brinella to 10-15 sekund.
Zalety i wady pomiaru twardości metodą Brinella
Jedną z zalet techniki Brinella jest możliwość przeprowadzenia badań przy użyciu twardościomierzy w przypadku, gdy próbka nie jest umiejscowiona idealnie prostopadle do kierunku działania wgłębnika. Co więcej, umożliwia przybliżone określenie wytrzymałości materiału proporcjonalnej do wartości twardości, którą wystarczy pomnożyć przez odpowiedni współczynnik. Wadą tej metody jest pracochłonny proces oraz to, że nie jest w stanie wykonać pomiaru na cienkich materiałach.
Metoda Vickersa
Jeżeli chodzi o pomiar twardości metodą Vickersa, zasada jest podobna co przy technice Brinella. Skalę oznacza się symbolem HV. Do jej określenia stosuje się wgłębnik diamentowy o kształcie piramidki z kwadratową podstawą, którego kąt wierzchołkowy wynosi 136°. Cały proces polega na wykonaniu odcisku, zmierzeniu jego dwóch przekątnych oraz obliczeniu średniej wartości ich długości. Co ciekawe, badanie tego samego materiału metodą Vickersa przy użyciu różnych obciążeń przyniesie identyczny wynik.
Zalety i wady pomiaru twardości metodą Vickersa
Technikę Vickersa można stosować do pomiaru twardości małych elementów, które wymagają najmniejszego obciążenia. Niewątpliwą zaletą tej metody jest również to, że pozwala na uzyskanie bardzo dokładnych wyników, pozostawiając przy tym niewielki ślad na badanym tworzywie. Z kolei jego wadą jest pracochłonne przygotowanie materiału do badania.
Do wykonania badań metodą Rockwella, Brinella i Vickersa potrzebne są specjalne przyrządy. Na szczęście w naszym sklepie online kupią Państwo twardościomierze do różnych technik. Zapraszamy do skorzystania z oferty Matbor.
