Вимірювання твердості по Роквеллу

1. Методика вимірювання
2. шкали твердості
3. Устаткування для проведення вимірювання
4. Переваги і недоліки методу

Метали мають досить великою кількістю фізико-механічних властивостей, які слід враховувати при їх використанні для виготовлення різних виробів. Твердість - здатність одного матеріалу перешкоджати проникненню в нього іншого, більш твердого. Для вимірювання цього показника були розроблені найрізноманітніші методики тестування. Часто проводиться вимір твердості по Роквеллу (HRC). Цей метод має досить велику кількість особливостей, про які далі поговоримо докладніше.

Вимірювання твердості по Роквеллу

Методика вимірювання

Метод визначення твердості металу по Роквеллу застосовується в разі, коли потрібно протестувати заготовку невеликої товщини. Крім цього, так само перевіряється твердість поверхневого шару виробу, наприклад, минулого загартування або процес цементування.

Проводиться визначення твердості металів методом Роквелла наступним чином:

1. Метод заснований на вдавливании більш твердого об'єкта в випробуваний. Для цього використовується спеціальний алмазний наконечник, який має форму правильної піраміди.
2. Навантаження прикладається до наконечника протягом певного часу. При цьому час витримки і величина навантаження можуть суттєво відрізнятися. Згідно зі встановленими стандартами в ГОСТ 9013-59, навантаження може бути від 1 до 100 кгс. При цьому уточнюються конкретні значення з цього проміжку.
3. Отримані відбитки алмазного конуса вимірюються. Найбільш важливими показниками в цьому випадку можна назвати розмір діагоналей залишився відбитка.

Принцип вимірювання твердості по Роквеллу

Отримані дані звіряються з табличними значеннями, в яких враховується величина прикладеної сили і час витримки. Вже згадана методика дозволяє отримати показник твердості в своїх умовних одиницях.

Процес вимірювання можна розділити на кілька етапів:

1. Визначається тип шкали.
2. Встановлюється відповідний індикатор. Важливо вибрати індикатор, який буде відповідати типу встановленої шкали.
3. Проводиться два пробних тесту, які необхідні для коригування роботи, що застосовується.
4. Прикладається попереднє навантаження, що дорівнює 10 кгс.
5. Прикладається основне навантаження і витримується певний період, який дозволяє отримати максимальне значення.
6. Забирається навантаження і зчитується отриманий результат.

Завантажити ГОСТ 9013-59

Сучасне обладнання дозволяє істотно спростити процес і підвищити точність одержуваних результатів в ході проведених вимірювань.

шкали твердості

Міра твердості по Роквеллу позначається HRC. За час проведення тестування різних металів було розроблено 11 шкал, які відрізняються за співвідношенням геометричних розмірів наконечника і додається навантаження. Варто враховувати, що сьогодні в якості вдавлюють тіла сьогодні використовуються не тільки алмазні наконечники. Поширення отримали:

1. сфери, що виготовляються із загартованої сталі;
2. кульки зі сплаву карбіду і вольфраму.

Позначення проводиться з використанням заголовних букв латинського алфавіту.

Шкали для визначення твердості по Роквеллу

Іншого так важливо враховувати тип застосовуваної шкали? Причин досить багато:

1. Від неї залежить вид вдавлюють індикатора. При цьому є певний зв'язок між геометричною формою і розмірами індикатора і одержуваними даними.
2. У кожного типу вдавлюють об'єкта є своє обмеження по показнику максимального навантаження.

Отримувані результати важливі при виготовленні підшипників і інших відповідальних елементів, які використовуються при створенні автомобілів або авіатехніки. Розмірність твердості, яка визначається по Роквеллу, враховується і при виборі виробів із загартованої сталі.

Устаткування для проведення вимірювання

На момент розробки даної методики вимірювання твердості спеціального обладнання не було. Після того, як в машинобудівній та інших галузях промисловості встановили важливість цієї фізико-механічної характеристики, було розроблено спеціальне обладнання, яке засноване також на вдавливании кульки або конуса в тестований об'єкт. Сучасне обладнання дозволяє з високою точністю контролювати величину додається сили і часу витримки. Твердоміром вимірюється твердість, як правило, невеликих об'єктів, які є зразками одержуваної заготовки. Це пов'язано з досить компактними розмірами більшості моделей розглянутих пристроїв.

Твердомер Роквелла

До особливостей застосовуваного обладнання можна віднести нижченаведені моменти:

1. Випробуваний зразок, як правило, розташовується на столику.
2. Алмазний наконечник опускається за допомогою вантажного важеля.
3. Важливим моментом є те, що наконечник опускається плавно. Це досягається при застосуванні рукоятки з масленим амортизатором.
4. Час витримки застосовної навантаження залежить від розмірів випробуваного зразка. Як правило, показник становить 3-6 секунд. Сила впливу визначається також величиною заготовки.
5. Важливі параметри вводяться за допомогою спеціального пульта програмування. За рахунок того, що контроль додається сили і час витримки проводить обладнання, точність одержуваних результатів досить висока.

Розглядається обладнання проводиться досить великою кількістю різних компаній. При цьому вартість пропозиції може коливатися в досить великому діапазоні.

Переваги і недоліки методу

Кожен метод обчислення твердості поверхні має свої певні переваги і недоліки. Прийнято вважати, що випробування на твердість по Роквеллу і Бринелю є основними, так як дозволяють отримати найбільш точний результат.

До переваг методу вимірювання твердості по Роквеллу HRC можна віднести нижченаведені моменти:

1. Технологія визначає можливість тестування поверхонь з підвищеною твердістю.
2. При тестуванні поверхню пошкоджується несуттєво, що дозволяє досліджувати вже готові вироби.
3. Істотно спрощується процес розрахунків показника твердості, так як немає необхідності в вимірі діаметра одержуваного відбитка після зняття додається навантаження.
4. На проведення вимірювань по Роквеллу йде всього кілька секунд.

Однак є і кілька суттєвих недоліків, які також потрібно враховувати:

1. У порівнянні з методом по Брінеллю, одержуваний результат не так точний.
2. Для підвищення точності проведених вимірювань слід ретельно підготувати поверхню.

Незважаючи на те, що отримані результати можуть мати досить високу погрішність, цей метод набув широкого поширення в машинобудівній та інших галузях промисловості, так як на тестування йде мало часу.

Показник твердості залежить від чималої кількості моментів, наприклад, хімічного складу. Крім цього, метали можуть поліпшуватися загартуванням і іншими видами термічної обробки. Сьогодні можна зустріти досить багато методичної літератури з таблицями, в яких вказується твердість для поширених матеріалів. Приймаються ці значення часто при виконанні розрахунків або проектуванні.

Твердість деяких матеріалів, що отримується при проведенні тестів по Роквеллу, порівнюється з відповідним показником алмазу. Цей матеріал вважається одним з найжорсткіших. Тому твердість алмазу по Роквеллу становить 100 HRC. Аналогічні показники скла і вольфраму будуть істотно нижче.

На точність проведених вимірювань може впливати:

1. Товщина випробуваного зразка. Відповідно до прийнятих норм при проникненні алмазного наконечника на 0,2 мм товщина випробуваного зразка повинна бути не менше 2 см. В іншому випадку, отримані дані будуть вважатися спотвореними.
2. Якщо один зразок застосовується для проведення декількох тестів, то відстань між відбитками має бути не менше трьох їх діаметрів. Дотримання цього правила також дозволяє отримати більш точні результати.
3. Результати на циферблаті можуть відрізнятися в залежності від положення дослідника. Повторні тестування повинні проводитися з однієї точки огляду, інакше отримані результати можуть відрізнятися.

На закінчення відзначимо, що сьогодні подібні дослідження проводяться все рідше. Це пов'язано з тим, що при виготовленні заготовок досягають високої точності хімічного складу і фізико-механічних властивостей. Тому кожній марці металу відповідає певний показник твердості по Роквеллу. Вимірювання часто проводяться після виконання хіміко-термічної обробки, коли від дотримання застосовуваної технології залежить кінцевий результат.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.