Контроль твердості матеріалів

Контроль твердості матеріалів застосовується для оцінювання механічних властивостей металів, сплавів, покриттів, пластмас та інших матеріалів. Залежно від задачі вимірювання можуть виконуватися безпосередньо на виробництві або об'єкті за допомогою портативного приладу чи в лабораторних умовах на стаціонарному твердомірі.

У розділі УКРПРИЛАД представлені портативні твердоміри, стаціонарні прилади для методів Роквелла, Брінелля та Віккерса, міри твердості, а також алмазні наконечники, кулькові індентори та приладдя для твердомірів.

Обладнання для вимірювання твердості

Вибір обладнання залежить від матеріалу, розмірів деталі, необхідного методу та умов проведення випробування. Для лабораторного контролю зазвичай застосовують прямі методи з формуванням відбитка, а для оперативних вимірювань безпосередньо на об'єкті — переносні прилади.

Основні методи вимірювання твердості

Твердість не є єдиною універсальною величиною: результат залежить від обраного методу, випробувального навантаження, форми індентора та властивостей матеріалу. Тому під час вибору приладу важливо враховувати, за якою шкалою необхідно проводити вимірювання.

Портативні твердоміри

Портативні твердоміри застосовуються, коли деталь неможливо або недоцільно доставляти до лабораторії. Це особливо актуально для трубопроводів, зварних конструкцій, валів, великого литва, поковок і технологічного обладнання.

Найбільш поширені два принципи портативного вимірювання:

• метод Ліба — зручний для масивних деталей і швидкого серійного контролю;
• метод UCI — доцільний для невеликих, тонкостінних виробів і локальних зон контролю.

Багато портативних приладів підтримують перерахунок результатів у поширені шкали HB, HRC, HV та інші. Такий перерахунок залежить від матеріалу й застосовуваної методики та не є універсальним для всіх матеріалів.

Стаціонарні твердоміри

Стаціонарні твердоміри застосовуються там, де потрібні контрольоване випробувальне навантаження, стабільне встановлення зразка та виконання випробування безпосередньо за стандартизованим методом.

До цієї категорії належать прилади для методів Роквелла, Брінелля, Віккерса та мікро-Віккерса, включаючи класичні механічні та сучасні цифрові системи.

Стаціонарний твердомір є раціональним вибором для лабораторних випробувань, вхідного контролю матеріалів, контролю деталей після термічної обробки та серійних виробничих вимірювань.

Міри твердості та індентори

Точність вимірювання залежить не лише від самого твердоміра. Важливими елементами системи є міри твердості та справний індентор.

Залежно від методу застосовуються міри:

• МТБ — для методу Брінелля;
• МТР — для методу Роквелла;
• МТВ — для методу Віккерса;
• МТШ — для відповідних методів Шора;
• міри та контрольні блоки для портативних методів вимірювання.

Для випробувань використовують алмазні конусні та пірамідальні наконечники, а також кулькові індентори різних діаметрів. Тип індентора має відповідати конкретному методу, шкалі та випробувальному навантаженню.

Нормативна база

Для стандартизованих методів вимірювання твердості металевих матеріалів застосовуються, зокрема, міжнародні серії стандартів:

• ISO 6506 — випробування за Брінеллем;
• ISO 6507 — випробування за Віккерсом;
• ISO 6508 — випробування за Роквеллом;
• ISO 16859 — випробування методом Ліба.

Конкретна частина стандарту залежить від того, чи йдеться про метод випробування, перевірку обладнання, калібрування еталонних блоків або метрологічне забезпечення. Перед застосуванням нормативного документа необхідно перевіряти його актуальну редакцію та сферу застосування.

Як вибрати твердомір

Основні розділи обладнання

Часті запитання

Для великих і масивних деталей зазвичай зручніший метод Ліба. Для тонких, невеликих виробів, зварних з'єднань і локальних зон часто доцільніший UCI. Остаточний вибір залежить від матеріалу, геометрії та методики контролю.

Для оперативного виробничого контролю — у багатьох випадках так. Якщо процедура вимагає прямого випробування за Роквеллом, Брінеллем або Віккерсом, необхідно використовувати обладнання відповідного методу.

Перерахунок можливий лише з урахуванням типу матеріалу та застосовуваної таблиці або залежності. Значення різних шкал не є універсально взаємозамінними для всіх матеріалів.

Вони застосовуються для перевірки та підтвердження коректності роботи твердоміра у відповідній шкалі й діапазоні.

Тип і розміри індентора визначаються методом вимірювання, шкалою твердості, випробувальним навантаженням і вимогами відповідного стандарту.

УКРПРИЛАД допомагає підібрати твердомір відповідно до матеріалу, діапазону твердості, розмірів деталі та умов вимірювання, а також укомплектувати систему мірами твердості, інденторами й необхідним приладдям.