Твердость – это один из показателей способности металла оказывать сопротивление под воздействием более твердых материалов. Проверка металлов на твердость является распространенным методом испытаний, так как это позволяет определять прочностные характеристики изделий.
Для проведения таких испытаний используются специальные приборы - твердомеры, которые позволяют испытывать металлы без их разрушения. Единственным производителем стационарных твердомеров на территории Российской Федерации является ООО «ЗИП» входящий в группу компаний «Точприбор». Все измерительные приборы производятся по стандартам: ГОСТ 9012; ГОСТ 23677; ГОСТ 9013; ГОСТ Р ИСО 6507; ГОСТ 22975-78 и техническим условиям .
В зависимости от конкретных задач конструктивное исполнение твердомеров может быть:
· портативным (ТПУ 1800, ТИР 2033 ШОР А, ТКМ-459С и другие). Используются для проведения испытаний на твердость в «полевых» условиях. С помощью таких приборов проверяется твердость больших по габаритам элементов, при этом допускается испытание деталей, установленных в конструкции.
Особенно полезными приборы такого типа становятся в тех случаях. Когда испытуемые образцы невозможно доставить в стационарные лаборатории.
· стационарным (ТБ 5005А Tochline, ТВМ-5215 АС Tochline , ТВМ-5215 АС Tochline и т. д). Предназначены для проведения испытаний в лабораторных условиях. Позволяют проводить более точные измерения по сравнении с портативными аналогами.
Определение прочностных показателей может осуществляться на уже готовых деталях или на типовых образцах, которые изготовлены из такого же материала и обработаны с сохранением технологии.
Проверка твердости по Бринеллю
Данная методика используется для определения показателей твердости чугуна, цветных металлов и мягких сплавов, незакаленных сталей. Все испытания регламентируются положениями ГОСТ 9012-59.
Для проверки твердости в качестве деформирующего элемента используется шарик, изготовленный из карбида вольфрама или стальной шарик повышенной прочности. Вольфрамовый шарик применяется в тех случаях, когда твердость образца для испытания превышает показатель обычной стали (инструментальные стали, закаленный металл и т. п.). Стальной шарик применяется для определения твердости таких материалов как: медь, дюраль, алюминий, нержавеющая сталь и т. п
Суть метода заключается в том, что в испытываемый образец вдавливается шарик, имеющий диаметр в пределах 1 … 10 мм (для металлов), 7,5 или 12 мм (для пластиков). Результатом вдавливания является остающаяся в образце лунка в виде полусферы, по размерам которой определяют твердость материала по Бринеллю (НВ).
При выборе размера шарика и величины нагрузки руководствуются типом исследуемых материалов, которые подразделяются на пять групп.
1. Титановые и никелевые сплавы, сталь различных марок.
2. Чугун.
3. Медь и сплавы на основе меди.
4. Легкие металлы, сплавы на их основе.
5. Олово. Свинец.
Твердомеры, которые используются для определения твердости по Бринеллю
Стационарные - ТБ 5005А Tochline, ТБ 5015-01 Tochline, ТБ-5015-01С Tochline, УТ-5021 МС Tochline, УТ-5021М-01С Tochline, ТБ 5015 Tochline, ТБ 5015А Tochline, УТ-5021М-01 Tochline, УТ 5021 ПА Tochline, ТРБ 5010, ТРБ 5010А, УТ 5011, УТ 5011А, ТБ 5056-02, ТБ 5004, ТБ 5004-03, ИТ 5010.
Переносные – ТПУ 1800, ТПУ 1500, ТКМ-359С, ТКМ-459С, ИТ 5038-01, ИТ 5038-02, ТПБ 5013, ТКМ-359, ТКМ-459.
Условия для определения твердости материалов по Бринеллю
Для получения максимально точных и достоверных результатов необходимо соблюдать методику и придерживаться определенных условий во время испытания.
· Поверхность испытуемого образца должна быть чистой, иметь плоскую форму, на ней не должно быть посторонних предметов или окалины.
· Диаметры отпечатков после воздействия должны находиться в пределах 0,24d<d<0.6d.
· Толщина образца должна не менее чем в 8 раз превышать глубину отпечатка.
· Расстояние между центром отпечатка и краем образца должно быть не менее 2,5 диаметров отпечатка d; расстояние между центрами двух смежных отпечатков должно быть не менее четырех диаметров отпечатка; для металлов с твердостью до 35 НВ (НВW) эти расстояния должны быть соответственно 3d и 6d.
· Время выдержки под нагрузкой составляет 10 … 15 сек для черных металлов, 10 … 180 сек для сплавов и цветных металлов (зависит от твердости материала).
Проверка твердости по Роквеллу
Данный метод заключается в определении твердости материалов путем вдавливания шарика из закаленной стали или алмазного конуса в предварительно отшлифованную поверхность испытуемого образца. Испытание по методу Роквелла считается более оперативным, все расчеты автоматизированы.
Согласно имеющейся методики испытаний, существует одиннадцать различных шкал определения твердости материалов по данному способу испытаний - A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T.
На образец оказывается нагрузка 60, 100, 150 кгс. Показатель твердости определяется как разница глубины проникновения индентора после приложения основной и начальной (10 кгс) нагрузки.
Твердомеры, которые используются для определения твердости по Роквеллу
Стационарные – ТР 5008А Tochline, УТ 5021МС Tochline, УТ 5021 М-01С Tochline, ТРС 5019МС Tochline, ТР 5018МС Tochline, ТР 5018 ПАС Tochline, ТР 5018М-01 Tochline, УТ 5021М-01, УТ 5021ПА, ТР 5018М Tochline, ТР 5018ПА Tochline, ТР 5008, ТРБ 5010, ТРБ 5010А, ТРС 5009, ТРС 5009А, УТ 5011, УТ 5011А, ТР 5014, ТР 5014-01, ТР 5006М.
Переносные – ТПУ 1800, ТПУ 1500, ТКМ-359С, ТКМ-459С, ТРП 5011, ТКМ-359, ТКМ-459.
Проверка твердости с использованием метода Роквелла отличается своей простотой, так как не требуется проводить измерение размера оставляемого отпечатка. Учитывая это, данный метод широко используется в промышленном производстве при необходимости проверки твердости материалов.
Факторы, которые оказывают влияние на точность проводимых измерений
· Расстояние между центрами двух соседних отпечатков должно быть не менее четырех диаметров отпечатка (но не менее 2 мм).
· Расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 2,5 диаметра отпечатка (но не менее 1 мм).
· На опорной поверхности образца (или изделия) не должно наблюдаться следов деформации от отпечатка.
· Опорные поверхности столика и подставки, а также опорные и рабочие поверхности образца (или изделия) должны быть очищены от посторонних веществ (окалины, смазки и др.).
· Образец должен быть установлен на столике или подставке устойчиво во избежание его смещения и прогиба во время измерения твердости.
· При измерении твердости должны соблюдаться условия:
плавное приведение наконечника в контакт с рабочей поверхностью образца (или изделия);
плавное приложение предварительного F0 и основного F1 (в течение 2-8 с) усилий;
плавное снятие основного усилия F1 через 1-3 с после резкого замедления или остановки стрелки индикатора (или изменения показаний цифрового отсчетного устройства).
Для получения более подробной информации по техническим характеристикам твердомеров, обращайтесь к нашим консультантам. Контактная информация имеется на страницах нашего сайта.
