Обзор: испытание на твердость по Роквеллу

Испытание на твердость по Роквеллу - один из самых основных и эффективных методов определения твердости различных материалов. Он был изобретен Стэнли П. Роквеллом в 1919 году для точного и быстрого измерения твердости.

В методе испытаний Роквелла прикладывается минимальная и большая испытательная нагрузка через индентор, чтобы сделать вмятины на поверхности образца, для которых необходимо проверить твердость.

Затем измеряется глубина вдавливания и переводится в значение твердости по Роквеллу. Используя таблицы преобразования Роквелла, значение твердости по Роквеллу преобразуется в соответствующее измерение твердости.

Этот метод использовался для измерения твердости различных типов материалов. В зависимости от твердости образца в методе испытаний по Роквеллу можно использовать либо стальной шариковый индентор, либо конический индентор с алмазным наконечником.

Преимущества твердомера по Роквеллу

Твердомеры по Роквеллу широко используются для измерения твердости различных типов образцов. Некоторые из ключевых преимуществ использования твердомера по Роквеллу:

  • Тест прост и быстр. Поскольку он несложный по своей природе, он не требует обязательного наличия высококвалифицированного и обученного оператора для его проведения.
  • Тестер Rockwell экономичен и не требует передовых оптических систем для измерения твердости образца.
  • Это также неразрушающий тест. Индентор делает лишь небольшое углубление на поверхности образца. Образец не разрушается и может быть использован для других целей после завершения испытания.
  • Для проведения теста не требуется высококвалифицированный оператор.
  • Тестеры Rockwell обеспечивают быстрое определение твердости и подходят для массовых испытаний продукции на производственной линии.

Ограничение теста Роквелла

Тест на твердость по Роквеллу также имеет несколько ограничений. Он не такой точный, как другие испытания на твердость, поскольку измерение глубины вдавливания зависит от оператора и для этого не используются оптические системы.

[ux_latest_products columns = ”4 ″]

Это может вызвать ошибки при измерении глубины вдавливания, что может вызвать значительные отклонения в значениях твердости. Любые дефекты на поверхности образца, такие как грязь или загрязнение, также могут привести к изменению значений твердости.

Основные характеристики твердомеров по Роквеллу

Твердомеры по Роквеллу помогают измерять твердость материалов с помощью метода испытаний Роквелла. Важно понимать, что не все твердомеры одинаковы.Твердомер поверхности по Роквеллу и Виккерсу

Как правило, все твердомеры по Роквеллу могут выполнять испытания на твердость по Роквеллу в соответствии с предписанными стандартами и рекомендациями, но некоторые из них больше подходят для ваших конкретных потребностей, чем другие.

Следовательно, важно оценить и понять различные особенности различных типов твердомеров по Роквеллу, прежде чем выбирать идеальный для себя.

Перед покупкой твердомера по Роквеллу вам следует тщательно рассмотреть такие факторы, как точность тестирования, повторяемость, универсальность цикла тестирования, скорость тестирования, совместимость с различными шкалами Роквелла, размер образца, который можно тестировать, и т. Д.

Эти твердомеры оснащены множеством функций, и многие функции добавляются с развитием технологий. Некоторые из основных характеристик твердомеров по Роквеллу обсуждаются ниже:

Весы для тестирования

Большинство твердомеров по Роквеллу были разработаны для измерения твердости с использованием либо одного из обычных тестов Роквелла, либо испытания на поверхностную твердость. Это произошло потому, что оба этих метода испытаний используют разные уровни испытательной нагрузки и разную разрешающую способность измерения глубины.

Однако со временем и с улучшением технологии большинство твердомеров по Роквеллу могут измерять твердость образцов, используя либо обычный тест Роквелла, либо поверхностный тест твердости Роквелла.

Эти твердомеры также известны как двойные или комбинированные тестеры.

Программное обеспечение для измерения твердости по Виккерсу (автоматическое сканирование отпечатков по Виккерсу)

Эти современные твердомеры могут измерять твердость образца по всем различным шкалам Роквелла. Некоторые из этих твердомеров могут также использоваться для проведения испытаний на твердость с использованием других методов испытаний.

Принудительное приложение

Ранее разработанные твердомеры по Роквеллу применяли небольшую нагрузку через индентор за счет сжатия винтовой пружины. Общий тестовый груз был приложен мертвыми грузами через рычажные системы, увеличивающие силу.

Проблема с этой конструкцией состоит в том, что при частом использовании винтовая пружина, используемая для приложения небольшой нагрузки, и режущие кромки, которые поддерживают систему рычагов умножения силы, изнашиваются. Это приводит к неточностям при испытании образца на твердость.

С развитием технологий и появлением систем обратной связи с технологическим управлением твердомеры по Роквеллу значительно улучшились.Портативный автоматический прибор для измерения твердости по Бринеллю

Теперь испытательная нагрузка может быть приложена с помощью винтового устройства, которое можно эффективно контролировать. Эта новая технология позволяет контролировать процесс и цикл испытаний и устраняет любые потенциальные ошибки, которые могли возникнуть из-за несоответствий в винтовой пружине и механизме рычага.

Новые и улучшенные машины для определения твердости по Роквеллу делают измерение твердости более точным и надежным. Текущая тенденция заключается в разработке твердомеров с тензодатчиками.

Когда предварительное усилие или общее испытательное усилие нагрузки изменяется, значение твердости по Роквеллу, полученное для одного и того же материала образца, может быть различным.

Когда предварительное усилие увеличивается, это увеличивает глубину вдавливания на образце.

Это вызывает уменьшение значения твердости и приводит к повышению значения твердости. Точно так же уменьшение предварительного усилия обеспечивает более низкое значение твердости для того же образца.

Измерение твердости

В более ранних твердомерах по Роквеллу циферблатный индикатор использовался для измерения глубины вдавливания и для расчета числа твердости по Роквеллу. Эта система была очень простой и удобной и до сих пор используется в некоторых твердомерах.

Этот механизм используется для отслеживания движения индентора с помощью системы умножающих рычагов на поверхность образца. Циферблат настроен таким образом, чтобы указывать число Роквелла, соответствующее смещению индентора.

Проблема с этим типом твердомеров по Роквеллу заключалась в том, что по мере использования шкалы и рычажная система изнашивались и смещались. Это привело к ошибочным и ненадежным оценкам твердости образца.Индентор твердости типа Shore ACD TH-200 с цифровым дисплеем 20 ~ 90HA

Большинство используемых в настоящее время твердомеров по Роквеллу имеют электронные или оптические приборы для измерения смещения для измерения глубины вдавливания, сделанного на поверхности испытуемого образца.

Сигнал от измерительной системы преобразуется в соответствующее значение твердости по Роквеллу, и показания отображаются в цифровом виде. Это цифровое и электронное измерение значений твердости имеет большую точность по сравнению с более ранними индикаторами с круговой шкалой и системой умножающих рычагов.

Величина твердости по Роквеллу определяется и прямо пропорциональна глубине вдавливания, сделанного на поверхности образца.

Ошибка измерения глубины вдавливания может привести к значительным неточностям. Ошибка в 0,002 мм при измерении глубины вдавливания может привести к отклонению на 1 единицу HR при измерении значения твердости по Роквеллу.

Режим работы

С момента создания твердомеров по Роквеллу в течение значительного периода времени оператор играл жизненно важную роль в определении значений твердости.

Им пришлось прикладывать и снимать испытательную нагрузку, что давало им большую степень контроля над процессом испытания.

Проблема с таким процессом тестирования заключалась в том, что последовательность в цикле тестирования варьировалась у разных операторов. Процесс определения твердости также занял гораздо больше времени.

Со временем твердомеры по Роквеллу стали более совершенными и начали использовать двигатели для автоматизации процесса и повышения его повторяемости.

Некоторые твердомеры полностью автоматизированы, что позволяет прикладывать большую испытательную нагрузку, чем это было возможно вручную в предыдущих твердомерах. Процесс автоматизации делает процесс тестирования более быстрым и последовательным, устраняя пристрастие оператора.

Хотя применение большей испытательной нагрузки и более короткого времени выдержки сделало процесс определения твердости по Роквеллу более эффективным, он также имеет несколько недостатков.

Было показано, что такие более быстрые методы испытаний с меньшим временем выдержки могут привести к плохой воспроизводимости измерения твердости. Стало понятно, что важны более высокая повторяемость измерений и контроль цикла испытаний из-за различной пластичности образца.

Это побудило производителей твердомеров по Роквеллу внести соответствующие изменения в конструкцию, чтобы оператор мог контролировать цикл испытаний.

Наковальни

Одна из наиболее важных мер предосторожности и передовой практики при испытании на твердость по Роквеллу - убедиться, что образец неподвижен и не прогибается во время испытания.

Даже малейшие отклонения и перемещения исследуемого образца могут привести к значительному отклонению значения твердости. Движение или отклонение испытуемого образца, скорее всего, отразится как неточность в измерении глубины вдавливания.

При проведении поверхностного испытания на твердость по Роквеллу даже небольшое перемещение на 0,01 мм может вызвать разницу в 10 точек по Роквеллу, что является значительным и достаточным условием для получения недостоверных результатов.

 

В твердомерах по Роквеллу следует использовать наковальни для зажима образца и получения точных значений твердости. Существуют различные типы наковален для образцов разных форм и размеров.

Плоские наковальни следует использовать для измерения твердости плоского образца. Если образец изогнут, то следует использовать V-образную или двухроликовую наковальню.

Есть некоторые твердомеры по Роквеллу, которые прикладывают к образцу усилие зажима, превышающее испытательное усилие Роквелла. Такие твердомеры полезны для измерения твердости более крупных образцов.

Также важно следить за тем, чтобы наковальня была чистой и не имела царапин или грязи, поскольку грязная и несовершенная наковальня может вызвать серьезные отклонения в измерении значений твердости.

Повторяемость

Повторяемость твердомера важна для получения надежных и стабильных результатов.

Повторяемость твердомера по Роквеллу относится к его способности получать одинаковые и последовательные измерения твердости на однородном образце в течение периода времени, когда условия испытаний остаются неизменными.

Если образец, который является однородным и специально подготовленным для измерения твердости с помощью теста Роквелла, дает разные значения твердости, то прибор для определения твердости не дает стабильных результатов.

Степень совпадения значений твердости одного и того же образца за короткий период времени обеспечивает степень воспроизводимости твердомера.

Отсутствие повторяемости - это случайная ошибка, которая обычно увеличивается, когда детали твердомеров изнашиваются из-за чрезмерного трения во время испытаний и т. Д.

Также наблюдается, что степень повторяемости для многих твердомеров по Роквеллу варьируется в зависимости от шкалы Роквелла из-за различий в силовых нагрузках и типах инденторов.

Он также может различаться на разных уровнях твердости в пределах одной шкалы твердости по Роквеллу из-за различий в глубине вдавливания на поверхности образца.

 

 

Допустимые уровни повторяемости для твердомеров по Роквеллу оцениваются по разнице между максимальным и минимальным значениями твердости, предусмотренными им.

В зависимости от различных шкал Роквелла общепринятые уровни повторяемости варьируются от 1 до 2 согласно ASTM (Американское общество испытаний и материалов) и от 1,2 до 6,6 единиц согласно ISO (Международной организации по стандартизации).

Индентор

Инденторы - важная часть твердомеров по Роквеллу. Они вносят основной вклад в ошибки измерения твердости.

Индентор, используемый в твердомерах по Роквеллу, может быть сферическим стальным шариком или коническим индентором с алмазным наконечником. Различия в производительности индентора могут зависеть от различных факторов.

Это может быть связано с производственным процессом индентора, в котором два идентичных индентора во всех отношениях могут производить разные измерения твердости.

Чтобы преодолеть такие проблемы, можно провести сравнительный анализ индентора с использовавшимся в прошлом мастером-индентором, который давал точные измерения твердости.

В прошлом одним из способов сертификации или сравнительного анализа инденторов Роквелла было проведение испытаний на твердость эталонных испытательных блоков, а затем измерение сравнивалось со значением блока.

[ux_featured_products products = ”” columns = ”4 ″]

 

Обычно приемлемые уровни допуска для рабочих характеристик алмазных инденторов составляют от 0,5 до 1 единицы Роквелла от значения испытательного блока согласно стандартам ASTM.

Стандарты ISO (4) допускают уровень допуска 0,8 единицы Роквелла от характеристик эталонного индентора.

Ни в стандартах ASTM, ни в стандартах ISO нет требований или уровней допусков к характеристикам стальных шариковых инденторов.

Перед проведением испытаний на твердость инденторы следует визуально осмотреть на предмет повреждений. Инденторы также следует регулярно чистить, чтобы не было дефектов или остатков на вмятине кончика.

 

 

ru_RUРусский