Jeste li ikada imali ovakvo iskustvo?
Uzimate nacrt i vidite "Kaljenje i kaljenje: 220-255 HBW." Taman kada pomislite da ste ga dobili, sljedeći crtež navodi "Gašenje: 58-62 HRC." Zatim, na sljedećoj stranici-iznenađenje-poziva se na "Tvrdoća površine > 700 HV." Da li vam se malo vrti u glavi? Slova izgledaju slično, ali nekako drugačije.
Nisi jedini koji se zbuni. Mnogi ljudi jednostavno pamte slova napamet, a da istinski ne razumiju kako se mjere mjere ili gdje se svaka metoda najbolje primjenjuje.
Danas, hajde da koristimo običan, direktan jezik da otkrijemo pravu prirodu ova četiri "teškaša u tvrdoći". Na taj način ćete znati tačno u šta gledate sledeći put kada ih vidite.
Mašine za testiranje|Testeri tvrdoće|Tehnički podaci za pripremu metalografskih uzoraka – Šangajska fabrika za proizvodnju instrumenata Zhongyan
Uporedna slika četiri tipa testera tvrdoće
I. Brinellova tvrdoća (HBW): Pritiskom na veliko udubljenje, gledajući cijelu sliku
Jednostavno rečeno, Brinellov test tvrdoće se oslanja na "grubu silu".
Kuglica od cementnog karbida (utiskivač) čvrsto se utiskuje u metalnu površinu i mjeri se veličina rezultirajućeg kružnog udubljenja. Što je udubljenje manje, to je materijal tvrđi.
Zamislite to kao utiskivanje velike željezne kugle u grudu tijesta: što je udubljenje pliće i manje, to je tijesto "čvršće" (elastičnije/čvršće) i teže se stisnuti.
Prednost ove metode je što procjenjuje materijal u cjelini. Budući da je udubljenje relativno veliko, izmjerena tvrdoća predstavlja prosječnu vrijednost na određenom području, što tačno odražava stvarnu ukupnu čvrstoću materijala. Nije odbačen manjim unutrašnjim nedoslednostima, što rezultate čini veoma stabilnim.
Dakle, gdje se najbolje koristi Brinellova tvrdoća?
Velike komponente i sirovi odlivci: kao što su liveni blokovi motora ili veliki prazni zupčanici.
Meki materijali: kao što su neobrađeni čelik, liveno gvožđe i legure bakra ili aluminijuma.
Dijelovi koji zahtijevaju ukupne performanse: kao što su komponente osovine koje su bile podvrgnute kaljenju i temperiranju.
Tipična oznaka: 220-255 HBW (najčešće se vidi kod kaljenih i kaljenih čelika, kao što je čelik 45). Brinellovo ispitivanje tvrdoće se općenito koristi za materijale čija tvrdoća ne prelazi 650 HBW.
II. Rockwell tvrdoća (HRC): Napravite malo udubljenje, izmjerite dubinu
Metoda tvrdoće po Rockwellu radi na potpuno suprotan način od Brinellove metode. Umjesto mjerenja prečnika udubljenja, on mjeri dubinu prodiranja.
Počinje primjenom male sile predopterećenja na površinu, nakon čega slijedi veće glavno opterećenje; na kraju, glavno opterećenje se uklanja i mjeri se količina elastičnog povrata (koliko se indenter vraća nazad). Što se manje vraća unazad, dublje je prodiranje, što ukazuje na mekši materijal.
Možete to zamisliti ovako: utiskivanje igle u drvo. Što igla pliće prodire, drvo je tvrđe. Naš HRC test koristi "iglu" (konusni indenter) napravljenu od dijamanta.
Prednosti ove metode su brzina, tačnost i efikasnost. Rezultati se dobijaju za nekoliko sekundi, a udubljenje je toliko malo da praktično ne oštećuje površinu radnog komada.
Stoga je tvrdoća po Rockwellu (HRC) dizajnirana posebno za "materijale visoke{0}}tvrdoće", posebno one uobičajene u proizvodnji:
Komponente od kaljenog čelika: kalupi, alati za rezanje, ležajevi i zupci zupčanika.
Inspekcija nakon{0}}toplinske{1}}obrade: brza-provjera na licu mjesta u radionici odmah otkriva da li termička obrada ispunjava specifikacije.
Tipična oznaka: 58–62 HRC (najčešće za kaljeni čelik za kalupe i čelik za ležajeve).
Postoji više Rockwellovih skala. HRC vaga koristi opterećenje od 150 kg i pokriva raspon od 20 HRC do 70 HRC. Ako je materijal previše mekan (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC), dijamantski indenter rizikuje oštećenje, što zahtijeva prelazak na HRA skalu.
HRA skala je pogodna za cementirane karbide i karburizirani čelik, dok je HRB pogodna za meki čelik, legure aluminija i legure bakra. Odabir pogrešne skale čini rezultirajuće podatke beskorisnim.
Principi ispitivanja i primjena različitih metoda mjerenja tvrdoće materijala – TestDog (Scientific Research Services)
III. Tvrdoća po Vickersu (HV): Nanesite lagani pritisak, pregledajte tanke slojeve
Tvrdoća po Vickersu podsjeća na Brinellovu metodu, ali nudi preciznu preciznost. Koristi dijamantski indenter u obliku kvadratne piramide{1}}; kada se pritisne, ostavlja uredan, kvadratni oblik-udubljenja na površini materijala. Mikroskop se zatim koristi za mjerenje dužine dijagonale kvadrata, omogućavajući izračunavanje vrijednosti tvrdoće.
Možete ga vizualizirati kao korištenje sićušnog dijamanta za nježno pritiskanje kvadratne oznake na površinu materijala. Ova oznaka je toliko mala da je jedva vidljiva golim okom.
Najveće prednosti Vickersovog testa tvrdoće su njegova svestranost i preciznost.
Širok raspon: Može testirati materijale u rasponu od vrlo mekih do veoma tvrdih, i koristi jedinstvenu skalu-za razliku od Rockwell testa, koji je podijeljen na nekoliko različitih skala.
Podesivo opterećenje: Možete primijeniti veliku silu za testiranje rasutog materijala ili vrlo malu silu za testiranje određenog lokalnog područja.
Visoka preciznost: Budući da je udubljenje malo, omogućava visoko ciljano testiranje.
Vickersova skala tvrdoće pokriva širok raspon-od nekoliko HV do 3000 HV-što je čini najpreciznijom među uobičajenim testovima tvrdoće.
Posljedično, on se ističe u analizi "površinskih karakteristika" kritičnih za naprednu proizvodnju:
Tanke ploče i komponente sa tankim{0}}stinama: kao što su aluminijumski zidovi limenki za piće ili kućišta mobilnih telefona.
Površinski{0}}obrađeni slojevi: precizno mjeri tvrdoću ugljeničnih, nitriranih ili galvaniziranih slojeva.
Mikro{0}}komponente: Precizni dijelovi veličine nokta; dok bi drugi testeri tvrdoće mogli imati problema da im pristupe, Vickers test ih rješava s lakoćom.
Typical notation: >700HV0,5 ("0,5" označava ispitnu silu od 0,5 kg, koja se obično koristi za nitrirane površine).
Utjecaj Vickersovih udubljenja na mehanička svojstva čvrste-sinterirane silicijum karbidne keramike bez pritiska
IV. Tvrdoća po Shoreu (HS): Lopta koja odbija-Posmatrajući odskok
Prethodne tri metode uključuju "statičko" utiskivanje, dok je tvrdoća po Shoreu "dinamička".
Metoda je prilično zanimljiva: teg koji sadrži mali dijamantski vrh može slobodno pasti sa određene visine na površinu materijala i mjeri se visina njegovog odskoka. Što je veći odboj, to je materijal tvrđi.
Možete to zamisliti ovako: ako bacite skakuću loptu na betonski pod, ona će visoko odskočiti, ali ako je bacite na pamuk, ona jedva da odskoči. Tvrdoća po Shoreu radi na istom principu. Prednosti ove metode su što je veoma prenosiva i ne-destruktivna. Instrument se može lako nositi i ne ostavlja značajne tragove na radnom komadu.
Stoga se prvenstveno koristi za:
Ekstra-veliki, teški radni komadi: kao što su masivni valjci za valjaonice (težine stotine tona), velika osovina turbina i džinovski otkovci. Jednostavno je nemoguće premjestiti ove predmete na stolni tester tvrdoće radi mjerenja.
-Testiranje na licu mjesta: Brzo određivanje tvrdoće materijala direktno na podu radionice ili tokom održavanja opreme na otvorenom.
Tester tvrdoće po Shoreu je ručni uređaj posebno pogodan za srednje{0}}do-velike obratke u metalurgiji i industriji teških mašina, kao što su valjci, radilice i ekstra-veliki zupčanici.
Posebna napomena: Tvrdoća po Shoreu (HS) koja se koristi u proizvodnji je potpuno drugačija od Shore tvrdoće (HA/HB) koja se koristi za gumu i plastiku! Iako se nazivi razlikuju samo po jednom znaku, osnovni principi i materijali koji se testiraju su potpuno različiti-pa nemojte ih zamijeniti.
Kako birate prijenosni Leeb tester tvrdoće?
Kako tačno odabrati? Postavite sebi tri pitanja.
Sada kada ste vidjeli specijalitete ova četiri "stručnjaka", da li je slika jasnija? Hajde da rezimiramo kako donijeti brzu odluku u stvarnom-svijetskom radnom scenariju:
1. Cijeli ili dio?
Ukupne performanse, sirovi odljevci/otkivci, velike komponente → HBW
Visoka tvrdoća, kaljeni dijelovi, brze provjere gotovih proizvoda na licu mjesta → HRC
2. Tanak sloj ili mali komad?
Površinski karburizirani slojevi, premazi, tanki limovi, sitni dijelovi → HV
3. Na-licu mjesta ili laboratoriju?
Ogromne komponente (stotine tona), hitno testiranje na-mjestu → HS
Problem koji mnogima zadaje glavobolju
Ponekad možete primijetiti da je isti materijal različito specificiran u istom nacrtu ili različitim tehničkim dokumentima-koji navode 220–255 HBW na jednom mjestu i 22–28 HRC na drugom. Da li ove dvije specifikacije znače istu stvar?
Evo prethodnog zaključka: za standardni kaljeni-i-čelik (kao što je čelik 45), navođenje HBW je češća i poželjnija praksa.
Razlog je jednostavan: cilj kaljenja i kaljenja je postizanje stabilnih svojstava u cijelom dijelu-i na površini i na jezgri. Brinellov (HBW) test stvara veliko udubljenje i mjeri ukupno prosječno stanje materijala, što je savršeno usklađeno s ovim zahtjevom. Nadalje, nacionalni standardi preporučuju korištenje Brinellove metode prvenstveno za materijale tvrdoće ispod 450 HBW.
Dakle, zašto neki ljudi još uvijek navode HRC?
Postoji nekoliko mogućih razloga: dio bi mogao biti premali, zbog čega je Brinellovo udubljenje preveliko za mjerenje; radionica je možda navikla da koristi Rockwell testere (zbog njihove brzine); ili praksa može jednostavno proizaći iz starijih inženjerskih crteža. Što se tiče vrijednosti, raspon od 220–255 HBW pretvara se u otprilike 20–26 HRC, što se dobro poklapa s rasponom od 22–28 HRC.
Evo kratkog referentnog vodiča: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
Na kraju krajeva, nijedna metoda nije apsolutno ispravna ili pogrešna; nego odražavaju različite pristupe inspekciji.
