概要:ロックウェル硬さ試験

ロックウェル硬さ試験は、さまざまな材料の硬さ試験の最も基本的で効果的な方法の1つです。これは、硬度の正確で迅速な測定を決定するために、1919年にStanley P.Rockwellによって発明されました。

ロックウェル試験法では、圧子を介してマイナーおよびメジャーの試験荷重を加え、硬度を試験する必要のある試験片表面にくぼみを付けます。

次に、くぼみの深さが測定され、ロックウェル硬度値に変換されます。ロックウェル変換チャートを使用して、ロックウェル硬度値が対応する硬度測定値に変換されます。

この方法は、さまざまな種類の材料の硬度を測定するために使用されてきました。試料の硬さに応じて、ロックウェル試験方法では、鋼球圧子またはダイヤモンドチップの円錐圧子のいずれかを使用できます。

ロックウェル硬さ試験機の利点

ロックウェル硬さ試験機は、さまざまな種類の試験片の硬さを測定するために広く使用されています。ロックウェル硬さ試験機を使用する主な利点のいくつかは次のとおりです。

  • テストは簡単で高速です。それは本質的に複雑ではないため、それを実施するために高度なスキルと訓練を受けたオペレーターを強制的に必要としません。
  • ロックウェルテスターは費用効果が高く、試験片の硬度を測定するための高度な光学システムを必要としません。
  • これは非破壊検査でもあります。圧子は、試験片の表面に小さなくぼみを作るだけです。試験片は破壊されず、試験終了後に他の目的に使用できます。
  • テストを実施するために高度なスキルを持つオペレーターは必要ありません。
  • ロックウェルテスターは迅速な硬度テストを提供し、生産ラインでの製品のバルクテストに適しています。

ロックウェルテストの制限

ロックウェル硬さ試験にもいくつかの制限があります。押し込み深さの測定はオペレーターに依存し、光学システムが使用されていないため、他の硬さ試験ほど正確ではありません。

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これにより、くぼみの深さの測定にエラーが発生し、硬度値に大きな偏差が生じる可能性があります。汚れや汚染などの試験片表面の欠陥も、硬度値の変動につながる可能性があります。

ロックウェル硬さ試験機の主な機能

ロックウェル硬さ試験機は、ロックウェル試験法を使用して材料の硬さを測定するのに役立ちます。すべての硬度計が同じであるとは限らないことを理解することが重要です。表面ロックウェル&ビッカース硬度計

一般に、すべてのロックウェル硬さ試験機は、規定の基準とガイドラインに従ってロックウェル硬さ試験を実行できますが、一部の試験機は他の試験機よりも特定のニーズに適しています。

したがって、自分に最適なものを選択する前に、さまざまなタイプのロックウェル硬さ試験機のさまざまな機能を評価して理解することが重要です。

ロックウェル硬さ試験機を購入する前に、試験の精度、再現性、試験サイクルの多様性、試験の速度、さまざまなロックウェルスケールとの互換性、試験可能な試験片のサイズなどの要素を十分に検討する必要があります。

これらの硬さ試験機は多くの機能を備えており、技術の進歩とともに多くの機能が追加されています。ロックウェル硬さ試験機の主な機能のいくつかを以下に説明します。

テストスケール

ほとんどのロックウェル硬さ試験機は、通常のロックウェル試験または表面硬さ試験のいずれかを使用して硬さを測定するように設計されています。これは、これらのテスト方法の両方が異なるレベルのテスト負荷力とさまざまな深度測定の解像度を使用するためです。

ただし、時間の経過とともに技術が向上するにつれて、ほとんどのロックウェル硬さ試験機は、通常のロックウェル硬さ試験または表面的なロックウェル硬さ試験のいずれかを使用して試験片の硬さを測定できます。

これらの硬さ試験機は、ツインテスターまたはコンビネーションテスターとしても知られています。

ビッカース硬度測定ソフトウェア(自動スキャンビッカースインデント)

これらの最新の硬さ試験機は、すべての異なるロックウェルスケールで試験片の硬さを測定できます。これらの硬さ試験機のいくつかは、他の試験方法を使用して硬さ試験を実施するためにも使用できます。

強制適用

以前に設計されたロックウェル硬さ試験機は、つるまきばねの圧縮によって圧子を通して小さな荷重を加えるために使用されていました。総試験重量は、力を掛けるレバーシステムを介して自重によって適用されました。

この設計の問題点は、頻繁に使用すると、小さな荷重を加えるために使用されるつるまきばねと、力増倍レバーシステムをサポートするナイフエッジが摩耗することです。これは、試験片の硬さ試験の不正確さにつながります。

技術の進歩と技術的に制御されたフィードバックシステムの出現により、ロックウェル硬さ試験機は大幅に改善されました。ポータブルブリネル硬さ圧痕自動測定装置

これで、効果的に監視できるねじ駆動装置によって試験荷重を加えることができます。この新しいテクノロジーにより、テストプロセスとサイクルを制御可能にし、つるまきばねとレバーアームのメカニズムの不整合が原因で発生した可能性のある潜在的なエラーを排除します。

新しく改良されたロックウェル硬さ試験機は、硬さの読み取りをより正確で信頼性の高いものにします。現在の傾向は、ロードセル設計硬度計の開発に向かっています。

予備力または総試験荷重力を変化させると、同じ試験片材料で得られたロックウェル硬さの値が異なる場合があります。

予備力を大きくすると、試験片のくぼみの深さが大きくなります。

これにより、硬度値が低下し、硬度値が高くなります。同様に、予備力が減少すると、同じ試験片の硬度値が低くなります。

硬度の測定

初期のロックウェル硬さ試験機では、押し込み深さの測定とロックウェル硬さの数値の計算にダイヤル表示ゲージが使用されていました。このシステムは非常にシンプルで便利であり、今日でも一部の硬さ試験機で使用されています。

このメカニズムは、増倍レバーシステムを介して試料表面までの圧子の動きを追跡するために使用されていました。ダイヤルは、圧子の変位に対応するロックウェル番号を示すように調整されます。

このタイプのロックウェル硬さ試験機の問題は、使用に伴い、ダイヤルゲージとレバーシステムが摩耗してずれてしまうことでした。その結果、試験片の硬度値の推定に誤りがあり、信頼性が低くなりました。デジタルディスプレイショアACD TH-200型硬度圧子20〜90HA

現在使用されているロックウェル硬さ試験機の大部分は、試験片表面に作られたくぼみの深さを測定するための電子的または光学的変位測定器を備えています。

測定システムからの信号は、対応するロックウェル硬度値に変換され、読み取り値がデジタル表示されます。硬度値のこのデジタルおよび電子測定は、以前のダイヤルゲージおよび乗算レバーシステムと比較してより高い精度を持っています。

ロックウェル硬さの値が決定され、試験片の表面に作られたくぼみの深さに正比例します。

くぼみの深さを測定する際のエラーは、重大な不一致につながる可能性があります。押し込み深さの測定で0.002mmの誤差があると、ロックウェル硬度値の測定で1HR単位の偏差が生じる可能性があります。

動作モード

ロックウェル硬さ試験機の登場からかなりの期間が経過したため、オペレーターは硬さの値を決定する上で重要な役割を果たしました。

彼らは、テスト負荷力を適用および除去する必要がありました。これにより、テストプロセスを高度に制御できました。

このようなテストプロセスの問題は、テストサイクルの一貫性がオペレーターによって異なることでした。このプロセスはまた、硬度値を決定するためにはるかに長い時間がかかりました。

時間の経過とともに、ロックウェル硬さ試験機はより高度になり、プロセスを自動化し、再現性を高めるためにモーターの使用を開始しました。

一部の硬さ試験機は完全に自動化されているため、以前の硬さ試験機で手動で可能であったよりも大きな試験荷重をかけることができます。自動化プロセスにより、テストプロセスがより高速で一貫性のあるものになり、オペレーターの固有のバイアスが排除されます。

より大きな試験荷重とより短い滞留時間の適用により、ロックウェル硬さ試験プロセスがより効率的になりましたが、いくつかの欠点もあります。

より短い滞留時間でのそのようなより速い試験方法は、硬度測定の不十分な再現性につながる可能性があることが示されている。試験片の可塑性が変化するため、測定の再現性と試験サイクルの制御が重要であることがわかりました。

これにより、ロックウェル硬さ試験機のメーカーは、オペレーターが試験サイクルを制御できるように設計に適切な変更を加えることになりました。

アンビル

ロックウェル硬さ試験の最も重要な予防措置とベストプラクティスの1つは、試験片が静止していて、試験中にたわまないことを確認することです。

試験サンプルのわずかなたわみや動きでも、硬度値に大きな偏差が生じる可能性があります。試験片の動きまたはたわみは、圧痕の深さの測定における不一致として反映される可能性が最も高いでしょう。

表面的なロックウェル硬さ試験を実施する場合、0.01mmのわずかな動きでも、10個のロックウェル点の差が生じる可能性があります。これは、試験結果の信頼性を損なうほど重要で十分です。

 

ロックウェル硬さ試験機では、アンビルを使用して試験片をクランプし、正確な硬さの値を提供する必要があります。さまざまな形状とサイズの標本に使用できるさまざまなタイプのアンビルがあります。

平らな試験片の硬度を測定するには、平らなアンビルを使用する必要があります。試験片が湾曲している場合は、V字型またはダブルローラータイプのアンビルを使用する必要があります。

ロックウェル試験力よりも大きいクランプ力を試験片に加えるロックウェル硬さ試験機がいくつかあります。このような硬さ試験機は、より大きな試験片の硬さを測定するのに役立ちます。

汚れた不完全なアンビルは硬度値の測定に大きな偏差を引き起こす可能性があるため、アンビルが清潔で傷や汚れがないことを確認することも重要です。

再現性

硬度計の再現性は、信頼性の高い一貫した結果を得るために重要です。

ロックウェル硬さ試験機の再現性とは、試験条件が同じままである期間にわたって、均一な試験片で同じ一貫した硬さ測定値を取得する能力を指します。

均一で、ロックウェル試験を使用した硬さ測定用に特別に準備された試験片が異なる硬さ値を提供する場合、硬さ試験機は一貫して再現可能ではありません。

短期間の同じ試験片の硬さ値の一致度は、硬さ試験機の再現性の程度を提供します。

再現性の欠如はランダムに発生するエラーであり、一般に、試験中の過度の摩擦などにより、硬度計の部品が摩耗すると増加します。

また、多くのロックウェル硬さ試験機の再現性の程度は、力荷重と圧子のタイプの違いにより、ロックウェルスケールごとに異なることが観察されています。

また、試験片表面のくぼみの深さが異なるため、同じロックウェル硬さスケール内の異なる硬さレベルでも変化する可能性があります。

 

 

再現性に関するロックウェル硬度計の許容レベルは、それによって提供される最大硬度値と最小硬度値の差から評価されます。

さまざまなロックウェルスケールに応じて、再現性の一般的に許容されるレベルは、ASTM(米国材料試験協会)では1〜2単位、ISO(国際標準化機構)では1.2〜6.6単位の範囲です。

圧子

圧子はロックウェル硬さ試験機の重要な部分です。それらは主に硬度測定の誤差に寄与します。

ロックウェル硬さ試験機で使用される圧子は、球形鋼球またはダイヤモンドチップの円錐圧子のいずれかです。圧子の性能の違いにはさまざまな要因が考えられます。

これは、圧子の製造プロセスが原因である可能性もあります。このプロセスでは、すべての点で同一の2つの圧子が異なる硬度測定値を生成する可能性があります。

このような問題を克服するために、正確な硬度測定を行った過去に使用されたマスターインデンターに対して圧子をベンチマークすることができます。

以前は、ロックウェル圧子を認証またはベンチマークする1つの方法は、参照テストブロックで硬度テストを行い、測定値をブロック値と比較することでした。

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ダイヤモンド圧子の性能について一般的に許容される許容レベルは、ASTM規格のテストブロック値から0.5〜1ロックウェル単位です。

ISO(4)規格では、参照圧子の性能から0.8ロックウェル単位の許容レベルが許可されています。

ASTM規格またはISO規格のいずれにおいても、鋼球圧子の性能に関する要件や許容レベルはありません。

硬さ試験を実施する前に、圧子にあらゆる種類の損傷がないか目視検査する必要があります。圧子はまた、先端の圧痕部分に欠陥や残留物がないように定期的に清掃する必要があります。

 

 

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