Twardościomierz do stali – metody pomiaru twardości metali i ich zastosowanie

Twardość stali stanowi jeden z podstawowych parametrów decydujących o właściwościach mechanicznych materiału. Precyzyjne pomiary twardości wykonywane przy użyciu specjalistycznych twardościomierzy zapewniają kontrolę jakości produkcji, weryfikację właściwości obróbki cieplnej oraz określenie przydatności materiału do konkretnych zastosowań przemysłowych.

SPIS TREŚCI:

• Twardościomierz do stali – metody pomiaru twardości metali

• Metody Brinella, Rockwella i Vickersa – w czym tkwią różnice?

• Pomiar twardości stali – dlaczego jest tak ważny w przemyśle?

• Jak wybrać odpowiedni twardościomierz? Przegląd urządzeń

• Pomiar twardości metali – znaczenie twardościomierzy w kontroli jakości stali

Twardościomierz do stali – metody pomiaru twardości metali

Twardościomierz do stali umożliwia określenie odporności materiału na penetrację lub odkształcenie trwałe. Współczesne twardościomierze wykorzystują różnorodne metody pomiarowe, określane jako statyczne i dynamiczne.

Metody statyczne cechują się powolnym wciskaniem wgłębnika w badaną powierzchnię pod kontrolowanym obciążeniem. Do tej grupy należą metody pomiaru twardości metali: Brinella, Rockwella czy Vickersa. Podstawą metody dynamicznej są pomiary parametrów związanych z odbiciem masy udarowej od badanej powierzchni jak to ma miejsce w przypadku metody Leeba lub na analizie zmian częstotliwości oscylacji jak w metodzie UCI.

Zastosowanie konkretnego twardościomierza zależy od specyfiki badanego materiału, wymagań dotyczących dokładności pomiaru oraz warunków, w jakich badanie ma być przeprowadzone. Twardościomierz przenośny do stali szczególnie sprawdza się w aplikacjach terenowych, gdzie niemożliwe jest transportowanie próbek do laboratorium.

Parametry techniczne twardościomierzy:

• Zakres pomiarowy – określa granice twardości, które urządzenie może zmierzyć.

• Dokładność pomiaru – wyrażana jako odchylenie standardowe lub procentowe.

• Rozdzielczość – najmniejsza różnica twardości, którą urządzenie może wykryć.

• Powtarzalność – zdolność do uzyskiwania spójnych wyników w identycznych warunkach.

• Czas pomiaru – okres niezbędny do wykonania pojedynczego pomiaru.

• Masa urządzenia – istotna dla twardościomierzy przenośnych.

• Temperatura robocza – zakres temperatur, w którym urządzenie może pracować.

Metody Brinella, Rockwella i Vickersa – w czym tkwią różnice?

Metodyka pomiarów twardości metali różni się znacznie w zależności od zastosowanej metody. Każda z klasycznych metod ma swoje specyficzne zastosowania i ograniczenia.

Twardościomierz Brinella

Metoda Brinella polega na wciskaniu w powierzchnię próbki stalowej kulki o średnicy od 1 do 10 mm pod określonym obciążeniem przez zadany czas. Twardość HBW lub HBS oblicza się na podstawie średnicy powstałego odcisku mierzonego mikroskopem optycznym. Metoda ta nadaje się szczególnie do badania materiałów o strukturze niejednorodnej, ponieważ duży odcisk uśrednia lokalne różnice twardości.

Twardościomierz Rockwella

Twardościomierz Rockwella wykorzystuje dwustopniowe obciążenie – wstępne i główne. Wgłębnik w postaci stożka diamentowego o kącie wierzchołkowym 120° z promieniem zaokrąglenia 0,2 mm lub kulki stalowej o średnicy wyrażonej w calach (1/16″, 1/8″ itp.) penetruje materiał, a twardość odczytuje się bezpośrednio z czujnika zegarowego. Wynik wyrażany jest w jednostkach HRC dla materiałów twardych lub HRB dla miększych. Metoda charakteryzuje się szybkością wykonania pomiaru i małym rozmiarem odcisku.

Twardościomierz Vickersa

Metoda Vickersa wykorzystuje diamentowy ostrosłup o kącie 136° wciskany w materiał pod obciążeniem od 1 do 100 kg. Twardość HV oblicza się jako stosunek siły obciążającej do pola powierzchni bocznej odcisku. Metoda zapewnia wysoką dokładność i możliwość badania bardzo twardych materiałów oraz cienkich warstw.

Pomiar twardości stali – dlaczego jest tak ważny w przemyśle?

Badanie twardości w obróbce metali odgrywa kluczową rolę w procesach przemysłowych z kilku istotnych powodów. Po pierwsze, twardość stali koreluje bezpośrednio z wytrzymałością mechaniczną, odpornością na zużycie oraz trwałością eksploatacyjną elementów konstrukcyjnych.

Kontrola twardości umożliwia weryfikację skuteczności procesów obróbki cieplnej, takich jak hartowanie, odpuszczanie czy normalizowanie. Nieprawidłowe parametry tych procesów mogą prowadzić do otrzymania materiału o nieodpowiednich właściwościach, co z kolei może skutkować awariami lub przedwczesnym zużyciem elementów.

W przemyśle motoryzacyjnym pomiar twardości pozwala na kontrolę jakości części silnikowych, przekładni czy elementów zawieszenia. W budownictwie stalowym badania te zapewniają odpowiednią wytrzymałość konstrukcji nośnych. W przemyśle narzędziowym twardość określa i wpływa na trwałość ostrzy narzędzi skrawających.

Normy pomiaru twardości stali

Normy pomiaru twardości stali stanowią podstawę dla zapewnienia powtarzalności i porównywalności wyników badań. Do najważniejszych należą:

1. ISO 6506 – określa metodę Brinella,

2. ISO 6508 – specyfikuje metodę Rockwella,

3. ISO 6507 – dotyczy metody Vickersa,

4. ISO 16859 – specyfikuje metodę Leeba,

5. DIN 50156 – niemiecka norma dla metody Leeba,

6. DIN 50157 – niemiecka norma dla metody Rockwella.

Przestrzeganie tych norm zapewnia porównywalność wyników między różnymi laboratoriami i urządzeniami pomiarowymi.

Jak wybrać odpowiedni twardościomierz? Przegląd urządzeń

Wybór właściwego twardościomierza zależy od specyfiki zastosowania, typu badanych materiałów oraz wymagań dotyczących dokładności i mobilności urządzenia. Poniżej przedstawiono porównanie trzech zaawansowanych modeli twardościomierzy.

Twardościomierz EQUOTIP Live UCI

Bezprzewodowy twardościomierz przenośny wykorzystujący metodę ultradźwiękową UCI reprezentuje najnowocześniejsze podejście do pomiarów twardości. Urządzenie charakteryzuje się następującymi parametrami technicznymi:

• Zakres pomiarowy: 20-2000 HV,

• Dokładność: ±2% (150-950 HV),

• Obciążenie próbne regulowane: HV1 do HV10,

• Komunikacja: Bluetooth z aplikacją iOS,

• Zgodność z normami: ISO 18265, DIN 50159, ASTM A1038/E140.

Twardościomierz ten idealnie nadaje się do badania obiektów utwardzanych powierzchniowo, bardzo lekkich i cienkich elementów. Technologia IoT umożliwia przesyłanie wyników pomiarów bezpośrednio do urządzeń mobilnych, co ułatwia dokumentację i analizę danych.

Twardościomierz do metali EQUOTIP 550/540 ROCKWELL

Przenośny twardościomierz wykorzystujący statyczną metodę Rockwella oferuje wysoką precyzję pomiarów przy zachowaniu mobilności urządzenia. Parametry techniczne:

• Dokładność: ±0,8 μm (~±1,0 HRC),

• Sonda: automatyczna detekcja sondy 50N,

• Konwersja: HV, HB, HRC, HRB, HRA, HS, Rm,

• Ekran: kolorowy dotykowy 7″ o rozdzielczości 800×480 pikseli,

• Pamięć: 8 GB (około 1 mln wyników),

• Zgodność z normami: DIN 50157.

Urządzenie umożliwia wykonywanie pomiarów w różnych kierunkach dzięki wymiennym stopom i kleszczom pomiarowym. Model 540 jest uproszczoną wersją przeznaczoną dla użytkowników wymagających tylko funkcjonalności bijaka LEEB D lub sondy UCI.

Twardościomierz do metali EQUOTIP 550/540 LEEB

Twardościomierz wykorzystujący dynamiczną metodę Leeba charakteryzuje się uniwersalnością zastosowań i szerokim zakresem badanych materiałów. Specyfikacja techniczna:

• Dokładność: ±4 HL lub ±0,8 μm (~±1,0 HRC),

• Sondy: automatyczna detekcja (D, DC, C, DL, G, E, S),

• Korekcja kierunku uderzenia,

• Konwersja: HV, HB, HRC, HRB, HRA, HBW, HS, Rm,

• Zgodność z normami: ASTM A956/E140/A370, ISO/EN 16859, DIN 50156.

Różnorodność dostępnych sond zapewnia możliwość badania szerokiego spektrum materiałów metalowych z wysoką dokładnością pomiarów.

Więcej informacji na temat prezentowanych urządzeń znajdziesz na stronie https://viateco.eu/category/sprzedaz/metale/twardosc/.

Pomiar twardości metali – znaczenie twardościomierzy w kontroli jakości stali 

Pomiar twardości metali stanowi nieodzowny element kontroli jakości w przemyśle metalurgicznym i maszynowym. Właściwy wybór metody pomiarowej i twardościomierza do stali zależy od konkretnego zastosowania, wymagań dotyczących dokładności oraz warunków eksploatacyjnych.

Zasady przeprowadzania pomiarów twardości stali

Aby pomiar twardości był wiarygodny, należy przestrzegać określonych zasad metodycznych:

• Przygotowanie powierzchni próbki – usunięcie zgorzeliny, nalotów i zanieczyszczeń,

• Kontrola temperatury otoczenia i próbki,

• Właściwe mocowanie próbki zapewniające stabilność podczas pomiaru,

• Dobór odpowiedniego obciążenia i czasu jego działania zgodnie z normą,

• Wykonanie odpowiedniej liczby pomiarów w różnych miejscach próbki,

• Zachowanie minimalnych odległości między odciskami,

• Kalibracja urządzenia przy użyciu wzorców odniesienia.

Przestrzeganie tych zasad gwarantuje otrzymanie wyników zgodnych z wymaganiami norm międzynarodowych i zapewnia porównywalność pomiarów.

Współczesne twardościomierze przenośne rewolucjonizują sposób wykonywania badań twardości, umożliwiając prowadzenie analiz bezpośrednio na miejscu eksploatacji elementów konstrukcyjnych. Rozwój technologii bezprzewodowej i aplikacji mobilnych dodatkowo usprawnia proces dokumentacji i analizy wyników.

Metodyka pomiarów twardości metali będzie się nadal rozwijać w kierunku zwiększenia automatyzacji, poprawy dokładności oraz integracji z systemami zarządzania jakością przemysłową. Precyzyjne pomiary twardości stanowią podstawę zapewnienia jakości wyrobów stalowych w przemyśle.

Firma Viateco oferuje zaawansowane twardościomierze, łączące wysoką dokładność pomiarów z nowoczesnymi rozwiązaniami technologicznymi. Już dziś skontaktuj się z ekspertami, aby dobrać optymalne rozwiązanie pomiarowe dla Twojego przedsiębiorstwa. Zwiększ kontrolę jakości swoich produktów.