Проверка твердости любого материала имеет первостепенное значение для его применения. Без определения твердости использовать материал было бы неразумно. Твердость контролирует многие другие характеристики материалов. Однако существуют различные виды испытаний на твердость.
Каждый из этих тестов твердости различается по способу измерения твердости. Это делает процесс выбора очень сложным и запутанным. Однако понимание того, как работают эти тесты, сделает процесс гораздо более легким. Верно? Производители используют несколько из них в зависимости от своих потребностей. Давайте перейдем к обсуждению каждого из этих тестов.
Обзор твердости и ее испытаний
Прежде чем мы погрузимся, не задумывались ли вы, зачем нам нужно измерять твердость материала? Ведь именно это измерение заставляет нас обсуждать различные тесты. Измерение твердости имеет решающее значение при выборе материала для вашего проекта. Но что такое сама твердость?
Твердость - это способность любого материала сопротивляться силе или деформации. Это типичное определение из словаря. Но в повседневной жизни мы воспринимаем ее как способность материала противостоять износу. Она определяет, насколько хорошим или прочным будет материал. Твердость указывает на долговечность материалов.
Давайте обсудим важность измерения твердости. Испытания и знание твердости дают нам ценную информацию о материале. Она позволяет определить, будет ли материал долговечным или подходящим для конкретного применения. Не забывайте, что жесткость влияет на многие другие характеристики материалов. Например, жесткие или твердые материалы устойчивы к износу.
Он легко переносит нагрузки и не ломается. И наоборот, материалы с меньшей твердостью слабые и подвержены износу. Вот почему измерение твердости становится крайне необходимым. Она показывает, насколько прочным будет материал в процессе эксплуатации. Знание одной твердости помогает инженерам оценить другие характеристики материала.
Различные типы твердомеров
Уверен, что вы уже имеете представление о том, почему испытания на твердость имеют решающее значение. Позвольте мне рассказать еще об одном нюансе: существует множество видов испытаний на твердость. Каждый из них использует различные инструменты или машины для проведения теста. Для их использования необходимо знать принцип их работы.
Ниже приведен список наиболее распространенных тестов на твердость:
- Испытание на твердость по Роквеллу
- Испытание на твердость по Бринеллю
- Испытание на твердость по Виккерсу
- Испытание на твердость по методу Кнупа
- Испытание на твердость по методу Лееба
- Испытание на твердость по Шору
- Испытание на твердость по Вебстеру
Каждый из этих тестов имеет свои особенности. Давайте рассмотрим их и посмотрим, как они работают.
1- Испытание на твердость по Роквеллу
Испытание на твердость по Роквеллу является более надежным и широко используется. Специализированная машина для испытания твердости по Роквеллу используется в процессе испытаний. Испытуемый материал подвергается воздействию силы или нагрузки. Индентор - это важный компонент станка, который создает нагрузку на заготовку.
Испытание по методу Роквелла предполагает использование двух нагрузок. Первая нагрузка, как правило, более низкая или незначительная. Вторая - более интенсивная и высокая (основная). Например, оператор использует первую нагрузку в 10 кг, воздействуя индентором на заготовку. Эта нагрузка создаст некоторое углубление на поверхности материала, верно?
Оператор измеряет глубину, образовавшуюся в результате проникновения индентора. После этого к материалу будет приложена вторая нагрузка. Но эта вторая нагрузка будет интенсивнее и выше, чем первая. Если первая нагрузка составляет 10 Kgf, второй - 60 Kgf. Эта нагрузка составляет 60 Kgf создаст большую глубину и проникновение.
Оператор снова измерит глубину, созданную вторым грузом. Затем он сравнит глубину, созданную двумя грузами. Это сравнение даст значение твердости. Этот тип испытаний обычно подходит для твердых металлов и сплавов. Помните, что существуют различные шкалы Роквелла, которые идеально подходят для испытания различных материалов.
Вас может смутить нагрузка и ее значение. Как правило, первая и вторая нагрузки зависят от используемой нами шкалы Роквелла. Эта шкала различна для разных материалов. Как правило, первая нагрузка (незначительная) остается неизменной. Вторая или значительная нагрузка меняется. Вот таблица, в которой указаны шкалы с нагрузками:
| Шкала Роквелла | Незначительная нагрузка | Основная нагрузка |
| Рокуэлл А (HRA) | 10 кгс | 60 кгс |
| Рокуэлл Б (HRB) | 10 кгс | 100 кгс |
| Роквелл C (HRC) | 10 кгс | 150 кгс |
2- Испытание на твердость по Бринеллю
Испытание на твердость по Бринеллю не является чем-то новым и используется уже много десятилетий. При этом испытании к материалу прикладывается усилие через стальные или твердосплавные шарики. Твердосплавный шарик используется в инденторе. К поверхности материала прикладывается сила не менее 3000 килограммов.
Под действием этой экстремальной силы образуется вмятина или глубина. Измерение этой глубины дает твердость по Бринеллю. Это не так просто, как может показаться. Многие факторы определяют конечную твердость по Бринеллю любого материала. К ним относятся время выдержки, прилагаемая сила, глубина и т. д.
Мне нравится в этом тесте твердости по Бринеллю то, что он дает единое значение твердости для материалов. В отличие от теста Роквелла, в тесте Бринелля нет нескольких шкал твердости. Все, что вам нужно сделать, - это поместить образец на держатель. Приложите силу и выполните простые расчеты. Вот список твердости некоторых материалов по Бринеллю.
| Материал | Число твердости по Бринеллю (BHN) |
| Хвойные породы (например, сосна) | 1.6 HB |
| Чистый алюминий | 15 HB |
| Медь | 35 HB |
| Мягкая сталь | 120 HB |
| Диборид рения | 4600 HB |
HB в таблице обозначает "твердость по Бринеллю". Название этого теста - своеобразная дань уважения его изобретателю, доктору Йохану Августу Бринеллю. Разновидность Машины для испытания по Бринеллю Они доступны, и цены на них варьируются. Как правило, это испытание подходит для толстых и прочных материалов, так как прикладывает огромную силу.
3- Испытание на твердость по Виккерсу
Этот тест был изобретен в 1924 году. Он несколько отличается от других методов, так как ему не важна глубина, созданная на поверхности материала. Вместо этого он больше связан с размером вмятины. Позвольте мне объяснить этот тест более подробно. Сайт Машина для определения твердости по Виккерсу состоит из индентора с пирамидальной ромбовидной формой.
Оператор прикладывает усилие к поверхности материала с помощью этого пирамидального алмазного индентора. Это усилие создает вмятину на поверхности заготовки материала. Теперь производители измеряют размеры этого углубления. Имейте в виду, что это углубление будет иметь форму алмаза, как и форма индентора.
Этот тест также используется для небольших деталей, поэтому вмятины могут быть маленькими. Поэтому операторы используют микроскопы для анализа размера вмятины. После измерения размера вмятины значения подставляются в формулу, которая включает в себя различные параметры.
Эта формула и расчет дают оператору точные данные о твердости материала. Как и в тесте Бриннеля, в этом методе используется единая шкала, что упрощает понимание результата неспециалистами. Поскольку он предполагает измерение размеров крошечных углублений, его также называют микротвердомером.
4- Испытание на твердость по методу Кнупа
Этот тест в некоторой степени похож на тест на твердость по Виккерсу. В нем используется алмазный индентор с удлиненной ромбоэдрической формой для создания продолговатой вмятины. Как правило, это испытание подходит для небольших материалов. Оператор наблюдает за ромбовидным углублением с помощью микроскопа.
Сначала материал помещается на держатель машины. Прикладывается небольшое усилие около 1 кг или даже меньше. Это усилие создает более вытянутую вмятину. Поэтому оператор не измеряет весь размер углубления. Вместо этого он измеряет длину диагонали, анализирует и вычисляет.
Имейте в виду, что тест Кнупа предполагает расчет твердости по формуле. Что мне нравится в этом тесте, так это то, что с его помощью можно проверить твердость тонких, маленьких и хрупких материалов. Как правило, во всех других тестах на твердость применяется большая сила, которая делает материал склонным к разрушению. Но этот тест Кнупа работает за счет мягкого приложения силы.
Быстрая подсветка: Разница между испытаниями Кнупа и Виккерса заключается в форме индентора. В тесте Виккерса используется пирамидальный алмазный индентор. С другой стороны, в тесте Кнуба используется продолговатый индентор. В отличие от теста Виккерса, оператор измеряет только длину диагонали.
5- Испытание на твердость по методу Либа
Тест Лееба отличается от всех других тестов на твердость. Причина в том, что он основан на скорости отскока шарика (индентора). В качестве индентора используется твердый шарик из карбида вольфрама. Машина, используемая для этого испытания, компактна и портативна.
Во время испытания машина запускает или приводит в движение твердый шарик или индентор на поверхности материала. Инденторы ударяются о поверхность и возвращаются обратно. Машины измеряют скорость отскока шарика после удара. После столкновения с поверхностью они также проверяют, насколько быстро и далеко прошел шарик (индентор).
Расчет и анализ этого измерения позволяет точно определить твердость материала. Итак, этот тест основан на скорости отскока мяча после удара о материал. Чем более жесткая поверхность, тем быстрее отскочит шарик, и наоборот. Этот тест на твердость по Либу подходит для тяжелых металлов весом более 5 кг. Его точность не будет надежной, если вы используете маленькую заготовку.
6- Испытание на твердость по Шору
Этот тест очень прост в проведении. Его название отдает дань уважения Альберту Шору, который впервые создал прибор дурометр. Этот дюрометр состоит из круглых углублений и используется для проведения испытания. В отличие от других тестов, тест Шора подходит для мягких материалов, таких как пластмассы и резины.
Давайте обсудим, как работает этот тест на твердость по Шору. Сначала дюрометр запускает или приводит в движение индентор, который ударяется о поверхность материала и проникает внутрь. Теперь прибор проверяет, насколько глубоко инденторы (круглой формы) погружаются в материал. Глубина, на которую погружаются инденторы, используется для расчета твердости.
Если индентор не входит глубоко, это явный признак твердости. Напротив, если индентор глубоко входит в материал, это означает, что материал мягкий. Существует шкала Шор, которая точно определяет твердость материала. Следует помнить, что существует две шкалы Шорра, и их названия следующие:
- Берег А
- Шор Д
Шкала Шора А используется для определения твердости мягких, гибких материалов. Шор D, напротив, подходит для твердых материалов. Помните, что под твердостью не подразумевается металл. Вместо этого он указывает на затвердевшую резину или пластик. Этот тест не подходит для сложных, жестких материалов, таких как металл и сплавы.
7 - Испытание на твердость по Вебстеру
Как я уже говорил, тест Шора подходит только для мягких материалов. Но я привел этот тест Webster harness, если вы хотите проверить твердость жестких материалов. Это может быть алюминий, латунь или другие металлы. Тестер Вебстера похож на плоскогубцы и зажимает тестируемый материал.
После того как материал зажат, оператор сжимает рукоятку устройства Вебстера. В результате сжатия возникает сила, которая толкает индентор на поверхность материала. В результате этого толчка индентор создает углубление на поверхности материала. Операторы проверяют и анализируют это углубление, которое указывает на твердость материала.
Этот тестер Вебстера является ручным, и оператор держит его в руках во время тестирования материала. Что мне нравится в этом тесте, так это то, что его легко и быстро проводить. Его может провести человек с небольшим опытом и минимальными техническими знаниями. Кроме того, этот тестер Вебстера относительно недорог, что является большим плюсом.
Заключение
Как я уже говорил выше, знание твердости материала очень важно. Это помогает правильно использовать различные материалы для изготовления изделий. Однако существуют различные машины для определения твердости. Их работа, использование и основные характеристики отличаются друг от друга.
Инженеры и производители используют тот или иной тип материала в зависимости от того, какой материал они хотят испытать. Например, испытание по Шору будет лучшим, если нужно проверить мягкий материал. Аналогично, испытания по Роквеллу или Бринеллю подходят для проверки жестких материалов.