Прибор для измерения твердости металла

Обновлено: 04.05.2024

Здесь можно подобрать подходящий для ваших целей твердомер.

Подходящие твердомеры и принадлежности:

Ультразвуковой датчик электронный блок в алюминиевом пылевлагонепроницаем ом корпусе класса защиты IP 66.

Ультразвуковой датчик и электронный блок в пластмассовом корпусе.

Динамический датчик (Д) и электронный блок в пластмассовом корпусе.

Динамический датчик (Д) и электронный блок в алюминиевом, пылевлагонепроницаемом корпусе, класса защиты IP 66.

Ультразвуковой датчик, динамический датчик и электронный блок в пластмассовом корпусе.

Ультразвуковой датчик, динамический датчик и электронный блок в алюминиевом пылевлагонепроницаем ом корпусе класса защиты IP 66.

Твердомер Роквелла "С". Нагрузка - 15 Н (1,5 кгс).

Твердомер Роквелла "С". Нагрузка - 50 Н (5 кгс).

Твердомер Бринелля. Нагрузка - 15 Н (1,5 кгс).

Твердомер Бринелля. Нагрузка - 50 Н (5 кгс).

Твердомер Виккерса. Нагрузка - 15 Н (1,5 кгс).

Твердомер Виккерса. Нагрузка - 50 Н (5 кгс).

Твердомер Шора. Нагрузка - 15 Н (1,5 кгс).

Твердомер Шора. Нагрузка - 50 Н (5 кгс).

Насадка к датчику ультразвуковому для измерения цилиндрических поверхностей

Насадка к датчику ультразвуковому для измерения сферических поверхностей

Смазка для притирки мер твердости к массивной плите

Датчик ультразвуковой короткий 80см. Цена по запросу.

Штатив к датчику ультразвуковому

Подходящих твердомеров нет

«Какой твердомер выбрать?»

о преимуществах и недостатках разных типов твердомеров;
о единственно верном способе выбрать подходящий твердомер (спойлер: надо отталкиваться от объектов измерения);

В целом, твердомер может быть неподъёмным и точным (стационарным) или лёгким, мобильным и менее точным (портативным). Хотя бывают и полумеры типа «переносных», когда, в общем-то, можно было бы перенести, но, скорее всего, вам не захочется этого делать, так как это всё ещё тяжёлая штуковина, и под неё уже выделили специальный стол и т. д. При этом выигрыш в точности очень сомнителен.

Начнем со стационарных твердомеров. Основное преимущество – точность. Она достигается за счёт того, что стационарный твердомер реализует прямой метод измерений твёрдости. Что это значит? Это значит – сказали (по ГОСТу): вдавить алмазный конус с нагрузкой 150 кгс и измерить глубину, на которую этот конус опуститься – так и сделали. Измеренную величину подставили в формулу линейной зависимости и получили единицы HRC (Hardness Rockwell «C») – числа, которыми удобно оперировать. Никаких фокусов, никаких переводов. Это стационарный твердомер по шкале Роквелла «C». Ясно, что такой прибор измерения твёрдости будет самым точным, т.к. воспроизводит сам метод. Нагрузка 150 кгс – немалая, нужна чугунная станина, чтобы обеспечить, в том числе, достаточную точность геометрии внедрения при этом. Погрешность такого твердомера зависит от диапазона твёрдости. На примере твердомера Роквелла: ±2HRC для 20..35HRC, ±1.5HRC для 35..55 HRC, ±1.0HRC для 55..70HRC.

Главный недостаток, если не считать высокую стоимость по сравнению с портативными твердомерами, – нужно нести деталь к прибору, а не прибор к детали. Иногда это возможно, иногда неудобно, иногда нужно резать готовую деталь. Скорость измерения в таких твердомерах (без учёта измерения оптическим способом) порядка 10 с. Это связано с необходимостью выдерживать наконечник внутри детали некоторое время для учёта пластической деформации. Некритично, хотя зависит от того, как часто и как много деталей нужно измерять. Важно понимать, что толщина детали, которую подвергают измерению на твёрдость, должна быть достаточно большой. Порядок величины – 10-ти кратная глубина отпечатка. Точнее можно узнать в ГОСТах на соответствующие методы. Например, по шкале Роквелла не менее 0,8 мм для твёрдости 60 HRC и не менее 1,6 мм для твёрдости 20 HRC.

Портативные твердомеры измеряют твёрдость косвенным способом, путём пересчёта из некой физической величины, которую получают всё тем же вдавливанием (условно), но уже применяя гораздо меньшие усилия. Пересчёт осуществляется с помощью калибровки по известным образцам твёрдости в любую шкалу, даже придуманную самим пользователем. И это плюс, так как придаёт прибору универсальность. С другой стороны, любая дополнительная калибровка ведёт к росту погрешности (косвенные измерения), который зависит от калибровочной формулы. Это обстоятельство делает портативные твердомеры принципиально менее точными, по сравнению с прямыми методами. Важный вопрос – насколько менее точными. Об этом ниже.

Есть два основных портативных метода: динамический (измеряется отношение скоростей падения и отскока бойка от поверхности тела) и ультразвуковой (измеряется резонансная частоты стержня с алмазом при внедрении в тело). Метод измерения реализуется в датчике, информация с датчика обрабатывается электронным блоком. Поэтому далее будем говорить о датчиках, поскольку обработка электронным блоком, как говорят, «дело техники», хотя и дело немаловажное с точки зрения нас как разработчиков. Датчики имеют малый вес, габариты чуть больше шариковой ручки. Таким образом, портативные твердомеры в полной комплектации можно взять с собой, например, на шашлыки «в поле». Как правило, погрешность приемлемая: ±2 HRC на всём диапазоне, и, казалось бы, не сильно хуже, чем у стационарных твердомеров. Однако прикладывать что-то похожее на усилие 150 кгс, конечно, не получится портативным способом. Самое «тяжёлое», чем могут надавить в портативных твердомерах – 10 кгс. Получается, что при плохом качестве подготовки поверхности микронеровности влияют достаточно сильно при таких низких нагрузках. Поэтому зачистка поверхности оказывается гораздо более важной операцией для портативных методов по сравнению со стационарными.

Ещё одно неочевидное замечание: можно очень сильно ошибиться при измерении твёрдости портативным твердомером, если распределение твёрдости по глубине неоднородно. Например, при «сухой» шлифовке поверхности твёрдая деталь может опуститься, т.е. уменьшить именно приповерхностную твёрдость. Или, наоборот, если поверхность нагартована, то твёрдость будет выше, чем твёрдость на бόльшей глубине. Поэтому может казаться, что портативный твердомер «врёт». На самом деле портативный твердомер показывает правильно, но полученные значения не всегда совпадают с прямым методом, который продавит эти участки. Это надо учитывать.

Портативные твердомеры

Точность измерений обеспечивается передачей значений твёрдости от Государственных Эталонов Твердости РФ непосредственно портативному твердомеру для металлов, минуя промежуточные звенья государственной поверочной схемы.

Прямое измерение по основным шкалам твёрдости (Роквелла, Бринелля, Виккерса и Шора) достигается за счет калибровки только с помощью эталонных мер твердости без использования переводных таблиц, которые "зашиты" в программы других твердомеров, увеличивающих погрешность измерения.

Возможность самостоятельно откалибровать твердомер (в течение нескольких минут), что позволяет восстановить точность показаний переносного твердомера при возможном износе механических частей датчика (пружина, боёк) в процессе интенсивной эксплуатации.

Удобство передачи и обработки данных на компьютере достигается за счет подключения твердомера к современному высокоскоростному порту USB и использования эксклюзивного програмного обеспечения.

Высокая степень защиты алюминиевого, герметичного, пыле-влагозащищенного, термостойкого корпуса электронного блока.

3 года гарантийного обслуживания и последующая техническая поддержка.

В алюминиевом, пылевлагонепроницаемом корпусе, класса IP 66.

В пластмассовом корпусе

Ультразвуковой, динамический и комбинированный твердомеры предназначены для неразрушающего контроля твёрдости изделий в цеховых, лабораторных и полевых условиях. Твердомеры достоверно измеряют твердость металлов и сплавов по шкалам твердости:

основным: Роквелла (HRC), Бринелля (HB), Виккерса (HV) и Шора (HSD);
дополнительным: Роквелла (HRB), Супер-Роквелла (HRN и HRT), Лейба (HL) и другим.

Позволяют измерять твердость металлов существенно отличающихся по свойствам от стали (алюминиевых, медных сплавов и т.д.) и определять предел прочности на растяжение изделий из углеродистых сталей перлитного класса.

Центр "МЕТ" имеет лицензию на производство твердомеров.

Преимущества перед стационарными твердомерами

Работа с поверхностным слоем металла: cтационарные твердомеры под действием больших нагрузок "продавливают" поверхностный слой, подвергнутый наплавлению, напылению, механической, термической и другим видам поверхностной обработки металла.

Крупногабаритные изделия и труднодоступные места в изделиях: для стационарных твердомеров подобный контроль твердости недоступен из-за технических и конструкционных ограничений.

Измерения на месте производства и эксплуатации изделий: портативность позволяет измерять твёрдость изделия непосредственно на месте производства и эксплуатации изделий в цеховых, лабораторных и полевых условиях.

Высокая производительность: время одного измерения портативным твердомером в 5-10 раз меньше времени измерения стационарным.

Что такое твердомеры и как их подобрать?

Во многих современных сферах деятельности людей одним из важных моментов является точное определение твердости металлов и других материалов, а также резинотехнических изделий. Наиболее актуальны подобные показатели для производственных отраслей, поскольку позволяют оценить качество сырья и готовой продукции. Именно поэтому следует разобраться с тем, что такое твердомеры, как правильно их выбрать, а также использовать.

Что это такое?

На данный момент такие образцы измерительного инструмента, как твердомеры, широко используются в самых разных отраслях. Помимо машиностроения и других производственных сфер, эти приборы используются специалистами научных центров. Принцип их функционирования базируется на фиксации показателей при воздействии на поверхность изучаемых предметов. Результаты таких измерений и позволяют определить твердость.

Выбор конкретного вида устройства зависит от таких параметров исследуемого изделия (детали), как:

габариты;
вес;
свойства материала изготовления;
конструктивные особенности.

Далеко не всегда имеется возможность применения более точных, стационарных моделей. В таких случаях на помощь приходят компактные, переносные твердомеры. С учетом характеристик вида описываемые инструменты состоят из нескольких элементов.

Корпус.
Наковальня (если имеется в виду стационарная конструкция), то есть площадка для установки детали.
Датчик и индентор. Речь идет о рабочем элементе, отвечающем за воздействие на изучаемый материал и регистрацию его силы.
Система управления.

Части корпуса, а также площадка для образцов и все подвижные детали оборудования выполняются из высококачественной стали и прочного пластика. Особого внимания заслуживают эксплуатационные характеристики аппаратов, предназначенных для использования в жестких полевых условиях. Одной из главных особенностей здесь является герметичность корпуса и надежная защита от механических повреждений.

Многие современные образцы описываемых аппаратов способны фиксировать результаты нескольких последних измерений. Имеется в виду оснащение устройств интегрированными модулями памяти, которые чаще всего являются энергонезависимыми.

При этом данные в любой момент можно перенести на ПК или другой гаджет.

Принцип работы

При классификации современных твердомеров одним из ключевых моментов является то, как именно работает то или иное устройство. В частности, речь идет о методе проведения исследований. Исходя из этой особенности появились и соответствующие названия приборов. Прежде всего стоит рассмотреть, на какие разновидности делят стационарные модели.

По Роквеллу

Определение твердости подобным образом было предложено более 100 лет назад (в 1908 году) профессором Людвигом. Описан данный метод в книге, название которой дословно переводится как «Испытание конусом». Речь идет о неразрушающем поверхности материала исследовании его характеристик. Он базируется на фиксации глубины проникновения жесткого наконечника, который получил название индентор. Важная деталь заключается в том, что для всех шкал твердости применяется идентичная нагрузка. В зависимости от шкалы речь может идти о таких показателях, как 60, 100 и 150 кгс.

Функции упомянутых инденторов выполняют твердые шарики или же конусы со скругленной вершиной и углом при ней 120 градусов. Этот метод получил широкое распространение благодаря максимальной простоте и высокой скорости измерений, а также воспроизводимости получаемых данных. В процессе снятия показателей важно учитывать толщину образца, которая должна быть не менее десятикратной глубины погружения индентора.

В наши дни широко применяется также твердомер по «Супер-Роквеллу». Имеется в виду усовершенствованный вариант описанного способа определения твердости. Его главная особенность заключается в осуществлении двух поочередных замеров.

По Бринеллю

Здесь речь идет о выполнении описываемых измерений на основе вдавливания в поверхность исследуемого материала индентора в виде шарика. Такой способ определения твердости более века назад предложил инженер Бринелль, в честь которого он и был назван. Одна из ключевых особенностей метода в том, что он был первым во всем мире стандартизован и получил самое широкое распространение. Обозначается измеряемая твердость, как «НВ».

По Виккерсу

Твердомеры, исследующие описываемый параметр материалов по этому методу, работают на основе вдавливания в поверхность индентора. Важно будет заметить, что последний выполнен в форме пирамиды. Данный способ исследований был предложен еще 100 лет назад инженерами компании Vickers Ltd. При измерениях используется обозначение «HV».

Следует учесть, что сейчас существуют модели твердомеров, которые функционируют на основе методики измерений, получившей название «Микро-Виккерс».

По Шору

В данном случае подразумевается метод определения твердости, базирующийся на фиксации высоты, на которую отскакивает от исследуемой поверхности индентор. Общепринятым обозначением является «HS» с добавлением буквенного индекса, соответствующего одной из рабочих шкал. Основными при этом являются «C» и «D». Важно учитывать, что применение на практике этой методики довольно ограниченно, и приборы используются для анализа твердости преимущественно неметаллов.

По Барколу

Функционирование оборудования, относящегося к этой группе, основано на вдавливании индентора. Последний имеет форму усеченного конуса, вершина которого является плоской. Стоит заметить, что данную категорию твердомеров считают практически универсальной. Это обусловлено возможностью работы с большинством известных материалов.

Универсальные

Исходя из самого названия разновидности можно понять, что имеются в виду приборы, использующие при измерении твердости несколько существующих методов исследования. Стоит отметить, что применение описанных выше устройств является ограниченным в силу их эксплуатационных свойств и особенностей контролируемых материалов. Именно поэтому универсальные модели пользуются повышенным и в полной мере заслуженным спросом.

В зависимости от материалов, которые позволяют исследовать твердомеры, их делят на следующие разновидности:

приборы для работы с металлами;
склерометры (определение твердости камня, кирпича, бетона);
дюрометры (пластмасса, резина);
устройства для литейных форм.

Помимо этого, рассматриваемые аппараты бывают аналоговые и электронные. Стоит отметить, что на данный момент первый вариант встречается реже из-за сравнительно низкой точности измерений. Кстати, последняя напрямую будет зависеть от навыков и опыта оператора.

Такие приборы чаще всего применяют при исследовании мягких материалов. Они оснащены шкалой в виде циферблата, тогда как цифровые модели выводят результаты измерений на интегрированные экраны.

Анализируя особенности существующих на данный момент твердомеров, важно уделить внимание выбору шкал. Он напрямую зависит от характеристик исследуемого материала. Например, шкалы Шора и Бринелля будут оптимальным вариантом для дерева, пластика, резины и других материалов со сравнительно низкими показателями твердости. Шкалы Роквелла и Виккерса – более подходящие для средней и повышенной твердости. Еще один важный момент – это деление всех перечисленных аппаратов на:

автоматические, имеющие сервопривод, управляемый микропроцессором;
полуавтоматические;
полностью механические, в которых применение и снятие нагрузки на материал осуществляется непосредственно оператором в ручном режиме.

А также одним из ключевых моментов являются условия эксплуатации. С учетом этой особенности твердомеры бывают стационарного типа и переносными. Ключевые нюансы и характеристики этих двух категорий рассмотрены ниже.

Стационарные

Оборудование, относящееся к этой категории, имеет довольно крупные габариты и соответствующую массу. Вес некоторых моделей достигает рекордной отметки в 200 кг, а их высота и длина могут составлять до 1 метра и более. Эти параметры не играют определяющую роль с точки зрения удобства эксплуатации техники, поскольку она должна устанавливаться неподвижно на одном конкретном месте. Такие приборы используются преимущественно в условиях лабораторий, а также на предприятиях. Их главное конкурентное преимущество – максимальная точность измерений и минимальная погрешность.

Приборы оснащены клавиатурой для ввода параметров, а также дисплеями, на которых отображаются результаты исследований. Опционально стационарные твердомеры могут иметь интерфейс для сопряжения с персональными компьютерами. А также в перечень подключаемых устройств входят микроскопы и принтеры, предназначенные для распечатки получаемых данных. Источником питания для аппаратов является бытовая электросеть.

Портативные

Переносные, то есть сравнительно компактные твердомеры с учетом методов определения характеристик материалов делят на три основные группы. Речь идет о динамических, ультразвуковых, а также комбинированных приборах. Последняя разновидность во многом напоминает универсальные образцы стационарного оборудования. Такие аппараты могут определять параметры и демонстрировать результаты измерений по нескольким шкалам. Это, в свою очередь, многократно расширяет сферу применения твердомеров.

Особенности указанных типов портативных устройств выглядят следующим образом.

Динамические – отличаются высокой скоростью выполнения измерений. При этом используется сетка твердости, являющаяся стандартизованной на территории Российской Федерации для полевых, а также лабораторных и производственных условий эксплуатации. Речь идет о твердомерах Роквелла, Шора, Бринелля и Виккерса.

Ультразвуковые – приборы, метод функционирования которых позволяет исследовать более широкий перечень материалов. В него входят листы из стали, мелкие детали, а также зеркальные поверхности. Помимо всего прочего, они используются для определения механической прочности.

Комбинированные – модели, которые выполняют описываемые операции с применением двух датчиков. Эти сменные конструктивные элементы способны контролировать колебания показателей твердости практически любых изделий из металла. По большому счету комбинированные приборы – это гибрид ультразвуковых и динамических методов исследования.

Производители

В соответствующем сегменте современного рынка измерительного инструмента и оборудования на данный момент свою продукцию представляют многие отечественные и зарубежные производители. В модельных рядах представлен довольно широкий ассортимент как портативных, так и стационарных приборов. Все эти модели отличаются друг от друга эксплуатационными характеристиками и, конечно же, стоимостью. При выборе опытные специалисты предсказуемо отдают предпочтение известным брендам.

Важно учитывать, что меню подавляющего большинства импортных твердомеров не имеет русскоязычной версии. В то же время продукция отечественных компаний по качеству своего исполнения и работы способна конкурировать с зарубежной техникой.

В список наиболее популярных российских марок можно включить:

«Интротест»;
«Восток-7»;
«Новотест»;
«Константа»;
«Минэтэк»;
«Импульс»;
«Луч».

Анализируя импортный сегмент рынка, стоит уделить внимание таким брендам, как Krautkramer GE, PCE, Sinowon, Mitutoyo и Proceq SA.

Как выбрать?

Перед приобретением конкретной модели описываемого измерительного инструмента или оборудования следует четко определиться с требуемой разновидностью. К примеру, для исследований сравнительно мягких металлов и сплавов потребуются приборы, функционирующие на основе метода Бринелля. При работе с материалами средней и повышенной твердости актуальными будут устройства Роквелла и Виккерса соответственно. Если речь идет о контроле состояния разнообразных изделий, то, естественно, следует рассматривать универсальные модели.

Помимо этого, при подборе наиболее подходящего оборудования настоятельно рекомендуется акцентировать внимание на нескольких важных моментах.

Способ взаимодействия между индентором (интегрированным, проводным и беспроводным) и датчиком.
Качество исполнения и прочность нагрузочной ячейки.
Диапазон рабочих нагрузок устройства.
Возможность интеграции прибора с персональным компьютером и внешним принтером.
Воспроизводимость результатов измерений.
Наличие и объем встроенной памяти.
Присутствие в комплекте дополнительных датчиков.
Возможность одновременной работы на нескольких шкалах и конвертация получаемых показателей.

Следующий важный шаг – это определение перечня материалов, с которыми предполагается работать. А также следует акцентироваться на требуемой точности выполняемых измерений. Если во главе угла ставится максимальный показатель, то стоит рассматривать стационарные и лучше всего универсальные образцы оборудования. Если замеры будут производиться не в лабораторных условиях, то оптимальным выбором станут компактные, переносные модели. Параллельно важно помнить, что каждый из применяемых методов определения твердости того или иного материала ограничивается конкретными факторами. Есть смысл сравнить аппараты, относящиеся к категории динамических и ультразвуковых. Стоит заметить, что первый вариант наиболее актуален для простых с геометрической точки зрения и массивных изделий.

Ультразвуковые модели – это идеальное решение в ситуациях, когда работать предполагается с небольшими по размерам образцами материала, имеющими сложную форму. Помимо способа проведения исследований, а также уже упомянутых особенностей связи основного модуля с индентором, требуется уделить внимание корпусу устройства.

Важно помнить, что электронная начинка современных моделей портативных измерителей очень чувствительна к внешним воздействиям. Предсказуемо она должна иметь надежную защиту в виде прочного и влагонепроницаемого корпуса. У представителей модельных рядов ведущих производителей для комфортного использования предусмотрены резиновые накладки.

Твердомеры для металлов. Метод Роквелла и Бринелля

Под твёрдостью металлов понимают их способность пластически деформироваться при нагрузках, которые прикладываются к детали в результате внедрения в неё элемента с более высокой твёрдостью – индентора. Испытания на твёрдость считаются одними из наиболее распространённых, поскольку определяют как меру прочности изделия, так и его способность сопротивляться переменным во времени нагрузкам. При этом, в отличие от других методов контроля, испытания на твёрдость относятся к числу неразрушающих, а твердомеры для металлов могут быть достаточно компактными.

Сущность методов определения твёрдости металлов

Испытания могут проводиться как на эталонных образцах (изготовленных из того же металла, и подвергнутых такому же режиму термической обработки), так и непосредственно на готовых деталях. В последнем случае необходимо принять меры к тому, чтобы испытуемое изделие не имело затем внешних повреждений.

Выбор метода испытания твёрдости зависит от:

Исходных механических показателей прочности, упругости и пластичности изделия.
Габаритных размеров детали (или места соединения смежных элементов конструкции, если устанавливается твёрдость в зоне, например, сварного шва).
Конечного результата: установить твёрдость самого изделия, либо твёрдость только его поверхности (выполняется для деталей, прошедших термическую обработку или иной вид поверхностного упрочнения).
Требований к условиям, времени и месту проведения испытания. Например, в полевых условиях более подходят не стационарные, а портативные твердомеры.
Стабильности результатов измерений и их воспроизводимости при повторных испытаниях.

Твёрдость может быть измерена тремя группами методов – механическими (статическими и динамическими), а также ультразвуковыми. Кроме того, различают твёрдость при комнатных и повышенных температурах (так называемую «горячую твёрдость»). Независимо от этого, физическая сущность всех методов одна – в образец внедряется деформирующий элемент, перемещение которого считывается по специальной шкале.

Твёрдость рассматривается как сопротивление металла необратимым пластическим деформациям, а потому отличается от других измерений наличием специальных унифицированных приборов – твердомеров для металлов.

Твердомеры Бринелля

Способ определения твёрдости по методу Бринелля заключается в том, что в поверхность детали вдавливается шарик или из закалённой стали, или из твёрдого сплава. В результате на металле остаётся отпечаток в виде полусферы определённого диаметра и глубины, что определяет меру твёрдости по Бринеллю НВ.

К методу предъявляются следующие требования:

Нельзя выполнять измерения твёрдости НВ одной и той же детали, используя различные типы твердомеров Бринелля.
Соотношение прикладываемой к изделию нагрузки и площади отпечатка должны быть постоянными.
При ссылке на установленную при замерах величину НВ необходимо указывать условия, при которых был получен результат.
Деталь в месте измерения твёрдости должна иметь ровную и хорошо зашлифованную поверхность достаточной толщины (иначе с обратной стороны возможна деформация, ухудшающая точность результата).
Недопустимо определять твёрдость, если точка испытания находится вблизи от кромки детали.

Метод Бринелля непригоден, если измеренная твёрдость превышает 450 НВ: в таком случае происходит деформация контактной поверхности самого индентора.

Твердомеры для металлов, реализующие метод Бринелля, подразделяют на приборы типа ТШ и типа БТБ.

Стационарные твердомеры для металлов типа ТШ, с механическим приводом от электродвигателя, состоят из следующих узлов:

Узла нагружения, который включает в себя оправку с индентором, возвратную пружину и корпус;
Узла привода, состоящего из электродвигателя и системы передач;
Рычажного механизма, который передаёт рабочую нагрузку на шарик;
Рабочего стола;
Панели управления и контроля результатов измерений.
Противовеса с грузами;
С-образной станины.

Твердомер Бринелля работает так. Деталь испытуемой поверхностью вверх устанавливают на стол, после чего поднимают его до упора, имеющегося в корпусе индентора. Далее включается электродвигатель, который перемещает корпус индентора. Тот, преодолевая сопротивление пружин, приводит в движение шарик, который вдавливается в металл. Конечный результат считывается по шкале. Отношение плеч рычажного механизма, а также суммарный вес грузов на противовесе устанавливается в зависимости от предполагаемого результата измерений (см. таблицу выше).

Твердомеры для металлов типа БТБ имеют некоторые эксплуатационные преимущества перед приборами ТШ: они обладают увеличенными размерами рабочего пространства стола, смена режимов нагружения производится механически, а для отсчёта результата используется более точная оптическая система. Работы на твердомерах БТБ производят в той же последовательности, что и на приборах ТШ, но образец после испытания сканируется измерительной головкой, с отображением результата на экране.

Данный способ подходит также для определения твёрдости изделий, которые эксплуатируются при повышенных температурах. Для этого на стол устанавливается ванна с нагревающей образец жидкостью, причём для температур до 300 ° С используют масло, а для более высоких температур – солевой расплав. Образец помещают в ванну на асбестовую плиту, после чего измеряют твёрдость обычным методом.

Доступными и простыми в эксплуатации являются переносные твердомеры для металлов типа ТШП. Испытательная головка прибора устанавливается на деталь в месте измерения и крепится струбциной или специальными захватами. Нагрузка создаётся вручную, и контролируется по шкале индикатора. Для измерения результата применяют переносной микроскоп типа МПБ. Замеренный отпечаток сравнивается со значениями, которые приводятся в таблицах пересчёта.

Твердомеры для металлов, работающие по методу Бринелля, имеют ряд ограничений своего применения:

Не учитывается упругая деформация детали под нагрузкой.
Динамика проведения испытания (время и скорость вдавливания индентора) очень сильно зависит от исходной твёрдости металла.
Поверхность в месте испытания должна быть строго перпендикулярной оси движения индентора.
При повторных измерениях твёрдости расстояние между смежными отпечатками должны быть не менее 0,2…0,6 от диаметра шарика.

Твердомеры Роквелла

Метод определения твёрдости металлов по Роквеллу состоит во вдавливании алмазного конуса или стального закалённого шарика в предварительно зашлифованную поверхность образца. В отличие от предыдущего способа твёрдость по Роквеллу заключается в определении глубины вдавливания. Метод Роквелла считается более оперативным, а в таких твердомерах автоматизируется как процесс испытания, так и последующая обработка его результатов.

Суть метода Роквелла заключается в том, что предварительно выбирается некоторая реперная точка, и полученная для этой координаты глубина внедрения индентора вычитается из произвольно выбранной наибольшей глубины вдавливания.

Метод Роквелла имеет несколько разновидностей, каждая из которых применяется в определённых условиях испытаний (см. таблицу):

Стационарные твердомеры для металлов, реализующие метод Роквелла (типа ТК), подразделяют на приборы с электрическим и механическим приводом. Ручной твердомер ТК включает в себя:

Подвижный измерительный стол, на который устанавливается деталь.
Рычажный привод нагружения.
Измерительную систему (она может быть с цифровой или аналоговой индикацией результата).
Рабочую измерительную головку, с регулируемыми установками.
Масляный амортизатор.
С-образную станину.

Последовательность действия твердомера Роквелла следующая. Образец шлифованной поверхностью вверх размещают на измерительном столе, после чего перемещают его вверх, до начала вдавливания индентора в поверхность, что отслеживается по шкале твердомера. Так происходит предварительное нагружение, признаком окончания которого является вертикальное расположение большой стрелки. Это означает, что индентор внедрился в поверхность на глубину, при которой упругая деформация металла уже перешла в пластическую. Далее, освобождают рукоятку, которая амортизатором возвращается до упора, и нагружают испытуемое изделие основным усилием. В конечном положении нагрузка на деталь должна быть не менее 5…10 с., когда на индикаторе появится искомое значение твёрдости по Роквеллу. После этого маховичком возвращают столик в исходное положение, и снимают с него деталь.

Условная единица твёрдости Роквелла соответствует 2 мкм перемещения рабочего наконечника индентора.

Существуют и переносные разновидности приборов Роквелла. К числу наиболее популярных относится прибор типа ТКП, испытательная головка которого прикрепляется к измеряемой детали. Нагрузку от рукоятки производит трёхкулачковый валик, передающий усилие шпинделю, в котором размещается индентор. Последовательность приложения нагрузок – предварительной и основной – в приборах типа ТКП такая же, так и в стационарных твердомерах для металла, где применяется метод Роквелла.

Применяются также и другие типы твердомеров для металла – Шора, Виккерса и пр. Их цена зависит от технических характеристик прибора. Например, диапазон цен на портативные динамические твердомеры составляет 30000…50000 руб, на стационарные установки – от 275000 до 420000 руб.

Читайте также: