Tri bežné metódy testovania tvrdosti

Testovanie tvrdosti je kľúčovou metódou hodnotenia mechanických vlastností v materiálovej vede, ktorá pomáha určiť odolnosť materiálu voči vtlačeniu, poškriabaniu alebo opotrebovaniu. Nižšie sú uvedené tri široko používané metódy testovania tvrdosti, každá so svojimi princípmi, aplikáciami a charakteristikami.

 

1. Rockwellova skúška tvrdosti

Rockwellova skúška tvrdosti meria tvrdosť materiálu určením hĺbky vtlačenia spôsobeného špecifickým indentorom pri špecifickom zaťažení. Používa dve zaťaženia: predbežné malé zaťaženie na zabezpečenie konzistentného kontaktu a veľké zaťaženie na vytvorenie priehlbiny. Hodnota tvrdosti podľa Rockwella je odvodená z rozdielu v hĺbke vtlačenia pred a po aplikácii hlavného zaťaženia.

 

1. Odsadzovače a váhy:

 

Rockwell C (HRC): Používa diamantový kužeľový indentor a je vhodný pre tvrdé materiály, ako je kalená oceľ, slinutý karbid a nástrojová oceľ.

 

Rockwell B (HRB): Využíva oceľové guľôčkové indentor s priemerom 1/16 palca, ideálne pre mäkšie materiály, ako je žíhaná oceľ, zliatiny medi a zliatiny hliníka.

 

Rockwell A (HRA): Používa tiež diamantový kužeľový indentor, ale s nižším zaťažením, používaný pre veľmi tvrdé materiály, ako sú tenké oceľové plechy a plytké - tvrdené vrstvy.

 

1. Aplikácie: Široko sa používa pri výrobe kovov, zliatin a tepelne - spracovaných komponentov. Napríklad v automobilovom priemysle sa používa na testovanie tvrdosti častí motora a komponentov prevodovky, aby sa zabezpečila ich odolnosť.

 

2. Testovanie tvrdosti podľa Brinella

Testovanie tvrdosti podľa Brinella zahŕňa zatlačenie guľôčkového vtlačovača z tvrdej ocele alebo karbidu do povrchu materiálu pri špecifikovanom zaťažení po určitú dobu a potom meranie priemeru vtlačku. Číslo tvrdosti podľa Brinella (HB) sa vypočíta na základe zaťaženia a plochy povrchu vtlačenia.

 

• Princíp: Tvrdosť podľa Brinella (HB) sa vypočíta tak, že sa vydelí dvojnásobok aplikovaného zaťaženia (F) [π vynásobený priemerom vtlačku (D) a potom vynásobením (D mínus druhá odmocnina z (D na druhú mínus priemer vtlačku (d) na druhú))].

 

• Vlastnosti: Poskytuje relatívne veľké odsadenie, vďaka čomu je výsledok testu menej ovplyvnený miestnymi nehomogenitami materiálu, takže je vhodný na testovanie materiálov s hrubozrnnými alebo nerovnomernými štruktúrami, ako je liatina a odliatky z iných ako - železných kovov.

 

• Aplikácie: Bežne sa používa pri testovaní veľkých obrobkov, výkovkov a odliatkov. V stavebníctve ho možno použiť na testovanie tvrdosti oceľových tyčí a konštrukčnej ocele pre zabezpečenie kvality stavebných konštrukcií.

 

3. Vickersova skúška tvrdosti

Testovanie tvrdosti podľa Vickersa používa diamantový štvorcový pyramídový indentor na zatlačenie do povrchu materiálu pri špecifickom zaťažení. Číslo tvrdosti podľa Vickersa (HV) sa získa vydelením aplikovaného zaťaženia plochou povrchu vtlačenia.

 

• Princíp: Vickersov vzorec tvrdosti je HV=0.1891F/d²​, kde F je zaťaženie a d je priemerná dĺžka uhlopriečky priehlbiny.

 

• Výhody: Môže byť aplikovaný na širokú škálu záťaží, od veľmi nízkej záťaže na testovanie tenkých vrstiev alebo malých komponentov až po veľké záťaže na testovanie sypkých materiálov. Výsledky testov sú tiež vysoko presné a možno ich ľahko previesť na iné stupnice tvrdosti.

 

• Aplikácie: Široko používaný pri testovaní presných dielov, ako sú diely v leteckom priemysle (súčiastky motorov, lopatky turbín), elektronické komponenty a medicínske zariadenia, kde sa vyžaduje vysoká presnosť.

 

Záver

Každá z týchto troch metód testovania tvrdosti má svoje výhody a použiteľné scenáre. Rockwell testovanie je rýchle a vhodné na rutinnú kontrolu kvality; Brinellov test je vhodný pre hrubozrnné materiály; a Vickers testovanie ponúka vysokú presnosť a všestrannosť. Výber správnej metódy závisí od typu materiálu, veľkosti komponentu, požadovanej presnosti a špecifických požiadaviek aplikácie.