Jeden z podstawowych sposobów na kontrolę jakości przedmiotów metalowych to precyzyjna kontrola parametrów, np. twardości. Pomiar twardości jest przydatny zwłaszcza w sytuacjach, gdzie różne wyroby stalowe są poddawane procesom mającym polepszyć ich wytrzymałość, takim jak hartowanie czy przesycanie.
Dlaczego pomiar twardości ma znaczenie?
Badanie własności metali obejmuje kontrolę kluczowych parametrów. Wśród najczęściej sprawdzanych cech znajdują się próby rozciągania, ściskania, zginania oraz twardości. Ten ostatni parametr jest szczególnie często weryfikowany, ponieważ zależy on niego wytrzymałość materiału w czasie eksploatacji. Znajomość twardości jest przydatna podczas oceny stanu materiału, np. po dłuższym okresie wykorzystywania pod obciążeniem czy po przechowywaniu. Określanie twardości pozwala na wyznaczenie, w którym momencie działająca na metal siła doprowadzi do trwałego odkształcenia. Jest to ważne np. przy elementach poddawanych zwiększonemu tarciu, naciskowi czy kontaktowi z różnymi powierzchniami.
Jak działają twardościomierze?
Twardościomierze występują w wielu formach. W przypadku metali najczęściej są to mikroskopy. Różnią się one jednak od tych standardowych, jako że są przystosowane do badania konkretnych materiałów. Twardościomierze mogą występować również w formie lupy, młotka, szczypiec czy przyrządów wykorzystujących ultradźwięki. Występują w formie stacjonarnej jak i przenośnej. Wybór konkretnego modelu zależy od badanego materiału, a także wybranego sposobu pracy.
Najpopularniejsze metody pomiaru twardości
Najbardziej znane to metoda Rockwella, Vickersa i Mohsa, które są metodami statycznymi. Z kolei metody badań dynamicznych to między innymi metody Leeba i Poldiego. Sposób pracy powinien być uwarunkowany rodzajem materiału oraz jego parametrami, takimi jak grubość i rozmiar. W opisach twardościomierzy podana jest wykorzystywana metoda oraz proponowane zastosowanie.
Metoda Vickersa
Została wynaleziona przez Smitha i Sandlanda. Używa wgłębnik wykonany z diamentu mającego kształt ostrosłupa o podstawie kwadratowej i wierzchołku schodzącym się pod kątem 136°. Wgłębnik działa na próbkę materiału z określoną siłą. Miarą twardości będzie w tym przypadku długość przekątnych odcisku uzyskanego po badaniu. Skalą twardości w skali Vickersa jest HV.
Metoda Rockwella
Twardość jest ustalana za pomocą składającej się z trzech etapów procedury, której celem jest wyeliminowanie wpływu czynników zakłócających pomiar. Wgłębnik jest wciskany w metal przy tzw. sile wstępnej. Po osiągnięciu powodowanego nią odkształcenia skala pomiarowa jest zerowana, a osiągnięty punkt staje się bazą dalszych pomiarów. W drugim etapie do oddziaływania siły wstępnej dokładana jest siła główna, która zagłębia próbnik na określoną głębokość. Na kolejnym etapie dla usunięcia efektów oddziaływania sprężystego przestaje działać siła główna, co powoduje przesunięcie wgłębnika ku górze. Różnica zagłębienia między pozycją uzyskaną pod wpływem siły wstępnej a głębokością osiągniętą po odjęciu siły głównej jest miarą odkształcenia HR. W metodzie Rockwella stosowany jest wgłębnik w postaci stalowej kulki albo diamentowego stożka z zaokrąglonym wierzchołkiem.
Najczęściej stosowana w praktyce produkcyjnej jest m etoda Rockwella, pozwalając na szybkie i precyzyjne kontrolowanie twardości o różnej charakterystyce, a twardościomierze pozwalające na badanie tego rodzaju stanowią jeden z podstawowych elementów wyposażenia, który można znaleźć na stronie Testlab.eu.
