Твердость материалов, в том числе металлов, заключается в их сопротивлении внедрению индентора – более твердого тела. Этот показатель влияет на прочность изделий, на их способность выдерживать нагрузки. Для определения данного свойства применяется специальный прибор – твердомер, с его помощью измеряется твердость заготовки, промежуточной стадии или готовой детали.
Структура
Прибор состоит из следующих элементов:
- корпус, оснащенный вычислительной электроникой;
- столик, на который помещают исследуемый объект;
- датчик, снабженный индентором, – инструментом, вдавливающимся в образец для определения степени его твердости.
В комплекте с прибором зачастую поставляются эталонные меры твердости – контрольные образцы, произведенные по особой технологии.
Классификация
Твердомеры различаются в зависимости от принципа работы.
Метод Роквелла
Алмазный наконечник в форме конуса или шарик из закаленной стали либо карбида вольфрама статически вдавливается в образец, после чего измеряется глубина его внедрения. Величина твердости определяется как относительное различие между глубиной проникновения под воздействием основной и предварительной нагрузки. Показатель вычисляется по формуле HR = 100 – kd, где k – коэффициент, d – глубина. Индикатор фиксирует значение, поэтому размеры отпечатка не нужно измерять оптически.
Пример прибора, работающего по данному методу – микротвердомер HRTS-150, многие функции выполняются в автоматическом режиме:
- корректировка диапазона погрешностей;
- учет радиуса стандартной поверхности;
- преобразование параметров твердости;
- определение минимальной толщины образцов.
Данные тестирования можно вывести на накопитель USB или распечатать на встроенном принтере.
Метод Бриннеля
Этот метод тоже основан на статическом вдавливании шарообразного индентора из твердого сплава. Полученные данные позволяют определить предел текучести и прочности материала. Модели разнообразны:
- HBST-3000 с цельным корпусом характеризуется особой устойчивостью, что позволяет пользоваться им в сложных условиях.
- HBS-3000 сочетает простоту эксплуатации с высокой степенью точности.
- HBE-3000A имеет прецизионный датчик, благодаря которому нагрузку можно автоматически компенсировать, повышая точность результатов.
При значениях твердости 30 HRC измерение по Бриннелю дает более точный результат, чем по Роквеллу.
Метод Виккерса
Прибор неразрушающего контроля предназначен для исследования металлов и сплавов. Наконечник – алмазная пирамида Виккерса – статически вдавливается в образец, затем измеряются диагонали восстановленного отпечатка. Величина нагрузки делится на площадь поверхности отпечатка. Существуют разные модели:
- PVT-1000Z управляется с помощью планшетного компьютера.
- PCHVST-1000ZXY позволяет исследовать хрупкие тонкие образцы.
- HVT-1000Z оснащен оптической системой, обеспечивающей высокую точность изображения.
Такие твердомеры подходят для тонких листовых материалов, цементированных и азотированных поверхностей.
Метод Кнупа
В образец вдавливается алмазный пирамидальный наконечник с углами 130 ° и 172,5 °, измеряется длинная диагональ отпечатка. Такой метод имеет определённые преимущества:
- можно тестировать хрупкие образцы небольшого размера;
- подготовка образца минимальна;
- риск повреждения образца невысок.
Пример такого прибора – HKST-1000Z, турельный автоматический микротвердомер, непосредственно считывающий глубину с помощью обновленного цифрового окуляра.
При выборе твердомера следует учитывать и материалы, с которыми предстоит работать, и предполагаемые условия применения.
