Phone: +7(7232)707536; мобильный +7 707 539 0225     Email: azimut.engineering@mail.ru

Контроль твердости

Контроль твердости специальных материалов (например, композитных и полимерных) и специальных сварных соединений (например, муфтовой сварки) технических устройств и сооружений проводят в соответствии с  требованиями специально разработанной документации

Твердомеры металлов (дюрометры) — применяются для проведения контроля твёрдости детали, без разрушения её структуры. Необходимость контроля твёрдости возникает на любом производственном участке (особенно машиностроительных предприятий) при контроле качества изделий, в лабораториях предприятий и научно-исследовательских институтах при разработке новых конструкций и материалов, а также при входном контроле сырья и заготовок.

В зависимости от структуры и свойств материала, а также конструкции и габаритов контролируемой заготовки используются портативные и стационарные твердомеры (дюрометры) различного принципа действия и конструкции. Твёрдость может быть определена по различным шкалам, наиболее часто используемые шкалы твердости — это шкалы Роквелла, Бринелля, Виккерса, Шора.

Выбор шкалы зависит от твёрдости материала:

  • твёрдость более мягких изделий обычно измеряют по шкале Шора или шкале Бринелля;
  • для более твёрдых изделий используют шкалу Роквелла;
  • для совсем твёрдых — шкалу Виккерса.

Выбор шкалы твёрдости для контроля изделий происходит также в соответствии с конструкторско-технической документацией.

Суть измерения твёрдости состоит в механическом воздействии на поверхность контролируемого образца, по результатам которого судят о твёрдости контролируемого материала. Способ механического воздействия отличается для разных шкал твёрдости.

  • При измерении твёрдости по методу Шора измеряют глубину проникновения в материал стального стержня при заданном усилии.
  • По методу Бринелля с помощью микроскопа измеряют диаметр и глубину отпечатка внедренного в материал шарика (индентора).
  • По методу Роквелла – измеряют глубину внедрения индентора в материал.
  • По методу Виккерса производится внедрение четырёхгранной алмазной пирамидки в материал, твёрдость вычисляется путём деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка.

Портативные твердомеры (дюрометры) для определения твёрдости используют различные методы измерения твёрдости:

  • механический;
  • контактно-импедансный (ультразвуковой);
  • динамический.

При динамическом методе контроля производится измерение скорости индентора датчика после его удара о контролируемую поверхность изделия.

При контактно-импедансном (ультразвуковом) методе контроля твёрдость определяется по изменению частоты колебаний индентора датчика, при его внедрении в контролируемую поверхность.

Для периодической поверки показаний твердомера, в комплекте с твердомером могут поставляться контрольные образцы (эталонные меры твёрдости), которые производятся по определённым шкалам твёрдости (Роквелл, Бринелль, Виккерс).

Способы определения твердости в зависимости от временного характера приложения нагрузки и измерения сопротивления вдав- ливанию индентора подразделяют на статические, динамические и кинетические.Наиболее распространенными являются статические методы, при которых нагрузку к индентору прикладывают плавно и постепенно, а время выдержки под нагрузкой регламентируется стандартами на соответствующие методы.

При динамических методах определения твердости индентор подействует на образец с определенной кинетической энергией, мтрачиваемой на упругую отдачу и/или формирование отпечатка, динамическую твердость часто называют также твердостью материала при ударе. Твердость при ударе характеризует сопротивление внедрению не только на поверхности образца, но и в некото­ром объеме материала.

Кинетические методы определения твердости основываются на непрерывной регистрации процесса вдавливания индентора с за­писью диаграммы «нагрузка на индентор — глубина внедрения индентора. Особенность такого подхода заключается в регистрации всей кинетики процесса упругопластического деформирования материала при вдавливании индентора, а не только конечного результата испытаний, как при других методах.

По принципу приложения нагрузки способы определения твердости можно подразделить на способывдавливания, отскока, царапания и резания.

Способы вдавливания являются наиболее распространенными. Твердость в этом случае определяется как сопротивление, которое оказывает испытуемое тело внедрению более твердого индентора и отражает преимущественно сопротивление поверхностных слоев материала пластической деформации. Способы отскокаоснованы на измерении твердости по высоте отскока бойка, падающего на испытуемую поверхность. Твердость при этом отражает преиму­щественно сопротивление упругой деформации. Измерение твердости способом отскока широко применяют для контроля качест­ва прокатных валков, больших изделий и конструкций с использо­ванием переносных приборов.

Способами царапания и резания твердость определяется соответственно как сопротивление материала царапанию или резанию. Способ царапания разработал Моос в начале XIX в.; им были предложена шкала твердости минералов по способности одного наносить царапины на поверхности другого. Эта десятибалльная шкала (от талька № 1 до алмаза № 10) используется в минералогии, а также для оценки твердости технической керамики и моно» кристаллов.

При определении твердости всеми методами (кроме микротвердости) измеряют интегральное значение твердости материала (усредненное для всех структурных составляющих). Поэтому получающийся после снятия нагрузки отпечаток должен быть по размеру значительно больше размеров зерен и других структурных составляющих тестируемого материала.

Значения твердости нельзя однозначно переводить в значения других механических свойств материала (см. ниже). Однако определение твердости является эффективным способом сравнения друг с другом однотипных материалов и контроля их качества. Металлопродукцию из меди и медных сплавов в состоянии поставки разделяют по твердости на пять видов (см. ниже).

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru