Zažili jste někdy podobnou zkušenost?
Vezmete si plán a uvidíte "Quenching & Tempering: 220-255 HBW." Právě když si myslíte, že to máte, další nákres specifikuje "Quenching: 58-62 HRC." Potom na následující stránce – překvapení – se požaduje „Tvrdost povrchu > 700 HV“. Začíná se vám trochu točit hlava? Písmena vypadají podobně, ale nějak jinak.
Nejste jediný, kdo je zmatený. Mnoho lidí si jednoduše zapamatuje písmena nazpaměť, aniž by skutečně chápali, jak se měření provádějí nebo kde se která metoda nejlépe aplikuje.
Dnes použijme prostý, přímočarý jazyk, abychom odhalili skutečnou povahu těchto čtyř „tvrdých těžkých vah“. Budete tak přesně vědět, na co se díváte, až je příště uvidíte.
Zkušební stroje|Tvrdoměry|Příprava metalografického vzorku Technická data – Shanghai Zhongyan Instrument Manufacturing Factory
Srovnávací obrázek čtyř typů tvrdoměrů
I. Tvrdost podle Brinella (HBW): Lisování velkého prohlubně, při pohledu na celý obrázek
Zjednodušeně řečeno, Brinellův test tvrdosti spoléhá na „hrubou sílu“.
Kulička ze slinutého karbidu (indentor) se pevně vtlačí do kovového povrchu a změří se velikost výsledného kruhového vtisku. Čím menší prolis, tím tvrdší materiál.
Představte si to jako vtlačování velké železné koule do hrudky těsta: čím mělčí a menší je prohlubeň, tím je těsto „houževnatější“ (elastičtější/pevnější) a tím hůře se stlačuje.
Výhodou této metody je, že posuzuje materiál jako celek. Vzhledem k tomu, že prohlubeň je relativně velká, naměřená tvrdost představuje průměrnou hodnotu v určité oblasti, která přesně odráží skutečnou celkovou pevnost materiálu. Není shazován drobnými vnitřními nekonzistencemi, díky čemuž jsou výsledky velmi stabilní.
Kde se tedy tvrdost podle Brinella nejlépe používá?
Velké součásti a surové odlitky: Například lité bloky motorů nebo velké polotovary ozubených kol.
Měkké materiály: Například neupravená ocel, litina a slitiny mědi nebo hliníku.
Díly vyžadující celkový výkon: Například součásti hřídele, které prošly kalením a temperováním.
Typický zápis: 220-255 HBW (nejčastěji se vyskytuje u kalených a temperovaných ocelí, jako je ocel 45). Zkoušky tvrdosti podle Brinella se obecně používají pro materiály s tvrdostí nepřesahující 650 HBW.
II. Rockwellova tvrdost (HRC): Udělejte malý zářez, změřte hloubku
Metoda tvrdosti podle Rockwella funguje přesně opačně než metoda podle Brinella. Místo měření průměru prohlubně měří hloubku průniku.
Začíná aplikací malé síly předpětí na povrch, po níž následuje větší hlavní zatížení; nakonec se odstraní hlavní zatížení a změří se míra elastického zotavení (jak moc se indentor pruží zpět). Čím méně pruží, tím hlubší je průnik, což naznačuje měkčí materiál.
Můžete si to představit takto: zatlačení jehly do dřeva. Čím mělčí jehla proniká, tím je dřevo tvrdší. Náš test HRC používá "jehlu" (kónický indentor) vyrobenou z diamantu.
Výhodou této metody je rychlost, přesnost a efektivita. Výsledky jsou dosaženy během několika sekund a prohlubeň je tak malá, že nezpůsobuje prakticky žádné poškození povrchu obrobku.
Tvrdost podle Rockwella (HRC) je proto navržena speciálně pro „materiály s vysokou{0}}tvrdostí“, zejména pro materiály běžné ve výrobě:
Součásti z kalené oceli: formy, řezné nástroje, ložiska a ozubení.
Kontrola po-tepelném-úpravě: Rychlá-kontrola na místě v dílně okamžitě odhalí, zda tepelné zpracování splňuje specifikace.
Typické označení: 58–62 HRC (nejběžnější pro kalenou ocel a ložiskovou ocel).
Existuje několik Rockwellových stupnic. Váha HRC používá zátěž 150 kg a pokrývá rozsah 20 HRC až 70 HRC. Pokud je materiál příliš měkký (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC), diamantový vtlačovač riskuje poškození, což vyžaduje přechod na stupnici HRA.
Stupnice HRA je vhodná pro slinuté karbidy a nauhličenou ocel, zatímco HRB je vhodná pro měkkou ocel, slitiny hliníku a slitiny mědi. Výběr špatného měřítka činí výsledná data nepoužitelnými.
Principy testování a aplikace různých metod měření tvrdosti materiálů – TestDog (Scientific Research Services)
III. Tvrdost podle Vickerse (HV): Mírným tlakem prozkoumejte tenké vrstvy
Tvrdost podle Vickerse připomíná Brinellovu metodu, ale nabízí pečlivou přesnost. Využívá diamantový vtlačovač ve tvaru čtvercové- pyramidy; při stlačení zanechá na povrchu materiálu úhledný čtvercový-prohlubeň. Mikroskop se pak používá k měření délky úhlopříčky čtverce, což umožňuje vypočítat hodnotu tvrdosti.
Můžete si to představit tak, že pomocí malého diamantu jemně přitlačíte čtvercovou značku na povrch materiálu. Tato značka je tak malá, že je sotva viditelná pouhým okem.
Největší předností Vickersovy zkoušky tvrdosti je její univerzálnost a přesnost.
Široký rozsah: Může testovat materiály od velmi měkkých po velmi tvrdé a používá jednotné měřítko-na rozdíl od Rockwellova testu, který je rozdělen do několika různých měřítek.
Nastavitelné zatížení: Můžete použít velkou sílu pro testování sypkého materiálu nebo velmi malou sílu pro testování konkrétní místní oblasti.
Vysoká přesnost: Protože je odsazení malé, umožňuje vysoce cílené testování.
Vickersova stupnice tvrdosti pokrývá široký rozsah-od několika HV do 3000 HV-, takže je nejpřesnější mezi běžnými testy tvrdosti.
V důsledku toho vyniká v analýze „povrchových charakteristik“ kritických pro pokročilou výrobu:
Tenké plechy a tenkostěnné-komponenty: jako jsou hliníkové stěny plechovek od nápojů nebo obaly mobilních telefonů.
Povrch{0}}upravené vrstvy: Přesně měří tvrdost nauhličených, nitridovaných nebo galvanicky pokovených vrstev.
Mikro-komponenty: Přesné díly o velikosti nehtu; zatímco ostatní tvrdoměry mohou mít potíže s přístupem k nim, Vickersův test je zvládá snadno.
Typical notation: >700HV0,5 ("0,5" označuje zkušební sílu 0,5 kg, běžně používanou pro nitridované povrchy).
Vliv Vickersových vtisků na mechanické vlastnosti beztlaké pevné-keramiky ze slinutého karbidu křemíku
IV. Tvrdost Shore (HS): Bouncing Ball-Pozorování odrazu
Předchozí tři metody zahrnují „statické“ vtlačování, zatímco tvrdost Shore je „dynamická“.
Metoda je docela zajímavá: závaží obsahující malý diamantový hrot se nechá volně padat z určité výšky na povrch materiálu a měří se výška jeho odrazu. Čím vyšší je odskok, tím je materiál tvrdší.
Můžete si to představit takto: pokud upustíte skákací míč na betonovou podlahu, odrazí se vysoko, ale pokud jej upustíte na bavlnu, téměř vůbec neodskočí. Tvrdost Shore funguje na stejném principu. Výhodou této metody je, že je vysoce přenosná a ne-destruktivní. Nástroj lze snadno přenášet a nezanechává na obrobku výrazné stopy.
Proto se používá především pro:
Extra-velké a těžké obrobky: jako jsou masivní válce válcovací stolice (vážící stovky tun), velké hřídele turbín a obří výkovky. Přesunout tyto položky do stolního tvrdoměru k měření je prostě nemožné.
Testování na místě{0}: Rychlé stanovení tvrdosti materiálu přímo na podlaze dílny nebo během údržby venkovního vybavení.
Tvrdoměr Shore je ruční zařízení vhodné zejména pro středně{0}}až{1}}velké obrobky v metalurgii a těžkém strojírenství, jako jsou válce, klikové hřídele a extra-velká ozubená kola.
Zvláštní poznámka: Tvrdost Shore (HS) používaná při výrobě je zcela odlišná od tvrdosti Shore (HA/HB) používané pro pryž a plasty! Přestože se názvy liší pouze jedním znakem, základní principy a testované materiály jsou zcela odlišné-nezaměňujte je.
Jak si vybrat přenosný tvrdoměr Leeb?
Jak přesně byste si měli vybrat? Položte si tři otázky.
Nyní, když jste viděli speciality těchto čtyř „odborníků“, je obrázek jasnější? Pojďme si shrnout, jak se rychle rozhodnout ve skutečném-pracovním scénáři:
1. Celá nebo část?
Celkový výkon, surové odlitky/výkovky, velké komponenty → HBW
Vysoká tvrdost, kalené díly, rychlá namátková kontrola hotových výrobků → HRC
2. Tenká vrstva nebo malý kousek?
Povrchově nauhličené vrstvy, povlaky, tenké plechy, drobné díly → HV
3. Na-místě nebo v laboratoři?
Masivní komponenty (stovky tun), nouzové{0}}testování na místě → HS
Problém, ze kterého mnoho lidí bolí hlava
Někdy si můžete všimnout, že stejný materiál je specifikován odlišně ve stejném plánu nebo různých technických dokumentech-uvádějících 220–255 HBW na jednom místě a 22–28 HRC na jiném. Znamenají tyto dvě specifikace totéž?
Zde je závěr předem: U standardní kalené-a{1}}kalené oceli (jako je ocel 45) je běžnější a preferovanější postup zadání HBW.
Důvod je jednoduchý: Cílem kalení a popouštění je dosáhnout stabilních vlastností v celém dílu-jak na povrchu, tak na jádru. Brinellův (HBW) test vytváří velký vtisk a měří celkový průměrný stav materiálu, který dokonale odpovídá tomuto požadavku. Dále národní normy doporučují používat Brinellovu metodu přednostně pro materiály s tvrdostí pod 450 HBW.
Proč tedy někteří lidé stále specifikují HRC?
Existuje několik možných důvodů: součást může být příliš malá, takže prohlubeň podle Brinella je na měření příliš velká; dílna může být zvyklá používat Rockwell testery (kvůli jejich rychlosti); nebo tato praxe může jednoduše vycházet ze starších technických výkresů. Pokud jde o hodnoty, rozsah 220–255 HBW se převádí na přibližně 20–26 HRC, což dobře odpovídá rozsahu 22–28 HRC.
Zde je rychlý referenční průvodce: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
Nakonec ani jedna metoda není absolutně správná nebo nesprávná; spíše odrážejí různé přístupy ke kontrole.
