Ste že kdaj imeli takšno izkušnjo?
Vzamete načrt in vidite "Kaljenje in popuščanje: 220-255 HBW." Ravno ko misliš, da si ga dobil, naslednja risba določa "Kaljenje: 58-62 HRC." Nato na naslednji strani - presenečenje - zahteva "Površinska trdota > 700 HV." Se vam začne nekoliko vrteti v glavi? Črke so videti podobne, a nekako drugačne.
Niste edini, ki se zmede. Mnogi ljudje si preprosto zapomnijo črke na pamet, ne da bi zares razumeli, kako potekajo meritve ali kje je posamezna metoda najbolje uporabljena.
Danes uporabimo preprost, neposreden jezik, da razkrijemo pravo naravo teh štirih "težkokategornikov trdote". Tako boste naslednjič, ko jih boste videli, natančno vedeli, kaj gledate.
Testni stroji|Testerji trdote|Tehnični podatki o pripravi metalografskega vzorca – tovarna za proizvodnjo instrumentov Zhongyan v Šanghaju
Primerjalna slika štirih vrst merilnikov trdote
I. Trdota po Brinellu (HBW): pritisk na veliko vdolbino, pogled na celotno sliko
Preprosto povedano, test trdote po Brinellu temelji na "surovi sili".
Kroglica iz karbidne trdine (indenter) se trdno stisne v kovinsko površino in izmeri se velikost nastale krožne vdolbine. Manjša kot je vdolbina, trši je material.
Pomislite na to, kot da bi v kepo testa pritisnili veliko železno kroglo: plitvejša in manjša kot je vdolbina, bolj "trdo" (bolj elastično/čvrsto) je testo in težje ga je stisniti.
Prednost te metode je, da ocenjuje gradivo kot celoto. Ker je vdolbina razmeroma velika, izmerjena trdota predstavlja povprečno vrednost na določenem območju, ki natančno odraža resnično splošno trdnost materiala. Ne odvržejo ga manjše notranje nedoslednosti, zaradi česar so rezultati zelo stabilni.
Torej, kje je najbolje uporabiti trdoto po Brinellu?
Velike komponente in neobdelani ulitki: kot so liti bloki motorjev ali veliki surovci zobnikov.
Mehki materiali: kot so neobdelano jeklo, lito železo in bakrove ali aluminijeve zlitine.
Deli, ki zahtevajo splošno zmogljivost: kot so komponente gredi, ki so bile podvržene kaljenju in popuščanju.
Tipična oznaka: 220-255 HBW (najpogosteje pri kaljenih in popuščenih jeklih, kot je jeklo 45). Testiranje trdote po Brinellu se običajno uporablja za materiale s trdoto, ki ne presega 650 HBW.
II. Trdota po Rockwellu (HRC): naredite majhno vdolbino, izmerite globino
Metoda trdote po Rockwellu deluje ravno nasprotno od metode po Brinellu. Namesto premera vdolbine meri globino penetracije.
Začne se z uporabo majhne sile prednapetosti na površino, ki ji sledi večja glavna obremenitev; končno se glavna obremenitev odstrani in izmeri se količina elastičnega okrevanja (koliko vdolbina odskoči). Manj, kot se vrže nazaj, globlja je penetracija, kar kaže na mehkejši material.
To si lahko predstavljate takole: tiščanje igle v les. Čim plitkeje prodre igla, tem trši je les. Naš HRC test uporablja "iglo" (stožčasti vdolbinec) iz diamanta.
Prednosti te metode so hitrost, natančnost in učinkovitost. Rezultati so doseženi v nekaj sekundah, vdolbina pa je tako majhna, da praktično ne poškoduje površine obdelovanca.
Zato je trdota po Rockwellu (HRC) zasnovana posebej za "materiale z visoko-trdoto", zlasti tiste, ki so pogosti v proizvodnji:
Kaljene jeklene komponente: kalupi, rezalna orodja, ležaji in zobje zobnikov.
Pregled po-toplotni-obdelavi: hiter-pregled na kraju samem v delavnici takoj razkrije, ali toplotna obdelava ustreza specifikacijam.
Tipična oznaka: 58–62 HRC (najpogostejši za kaljeno kalupno jeklo in ležajno jeklo).
Obstaja več Rockwellovih lestvic. Tehtnica HRC uporablja obremenitev 150 kg in pokriva razpon od 20 HRC do 70 HRC. Če je material premehak (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC), diamantni indener tvega poškodbe, kar zahteva preklop na lestvico HRA.
Lestvica HRA je primerna za cementne karbide in karburizirano jeklo, medtem ko je HRB primerna za mehko jeklo, aluminijeve zlitine in bakrove zlitine. Če izberete napačno lestvico, bodo dobljeni podatki neuporabni.
Načela testiranja in uporabe različnih metod merjenja trdote materialov – TestDog (Scientific Research Services)
III. Vickersova trdota (HV): Rahlo pritisnite, preglejte tanke plasti
Vickersova trdota je podobna Brinellovi metodi, vendar ponuja natančno natančnost. Uporablja diamantni zareznik v obliki kvadratne-piramide; ko ga pritisnete navzdol, pusti lepo kvadratno-vdolbino na površini materiala. Nato se z mikroskopom izmeri dolžina diagonale kvadrata, kar omogoča izračun vrednosti trdote.
Lahko si predstavljate, da z majhnim diamantom nežno pritisnete kvadratno oznako na površino materiala. To znamenje je tako majhno, da je komaj vidno s prostim očesom.
Največji prednosti Vickersovega testa trdote sta njegova vsestranskost in natančnost.
Širok razpon: Preizkuša lahko materiale, od zelo mehkih do zelo trdih, in uporablja enotno lestvico-za razliko od Rockwellovega testa, ki je razdeljen na več različnih lestvic.
Prilagodljiva obremenitev: Uporabite lahko veliko silo za testiranje razsutega materiala ali zelo majhno silo za testiranje določenega lokalnega območja.
Visoka natančnost: Ker je vdolbina majhna, omogoča visoko ciljano testiranje.
Vickersova trdotna lestvica pokriva širok razpon-od nekaj HV do 3000 HV-, zaradi česar je najbolj natančna med običajnimi preskusi trdote.
Posledično je odličen pri analizi "površinskih značilnosti", ki so ključne za napredno proizvodnjo:
Tanke pločevine in tankostenske-komponente: kot so aluminijaste stene pločevink za pijače ali ohišja mobilnih telefonov.
Površinsko-obdelane plasti: natančno meri trdoto karburiziranih, nitridiranih ali galvaniziranih plasti.
Mikro-komponente: natančni deli v velikosti nohta; medtem ko bi lahko drugi merilniki trdote težko dostopali do njih, jih Vickersov test brez težav obvlada.
Typical notation: >700HV0,5 ("0,5" označuje preskusno silo 0,5 kg, ki se običajno uporablja za nitrirane površine).
Vpliv Vickersovih vdolbin na mehanske lastnosti breztlačne pol{0}}sinterirane keramike iz silicijevega karbida
IV. Trdota po Shoru (HS): odskočna žoga-opazovanje odboja
Prejšnje tri metode vključujejo "statično" vdolbino, medtem ko je trdota po Shoru "dinamična".
Metoda je precej zanimiva: utež z majhno diamantno konico pustimo prosto pasti z določene višine na površino materiala in izmerimo višino njenega odboja. Višji kot je odboj, trši je material.
To si lahko predstavljate takole: če odskočno žogo vržete na betonska tla, odskoči visoko, če pa jo vržete na vato, se komajda odbije. Trdota po Shoru deluje na istem principu. Prednosti te metode so, da je zelo prenosljiva in ne-destruktivna. Instrument lahko enostavno prenašate in ne pušča večjih sledi na obdelovancu.
Zato se uporablja predvsem za:
Izjemno-veliki, težki obdelovanci: kot so masivni valji valjarne (težki na stotine ton), velike turbinske gredi in velikanski odkovki. Preprosto je nemogoče premakniti te predmete na namizni merilnik trdote za merjenje.
Preizkušanje na-licu mesta: Hitro določanje trdote materiala neposredno na tleh delavnice ali med vzdrževanjem opreme na prostem.
Preskuševalec trdote po Shoru je ročna naprava, posebej primerna za srednje{0}}do-velike obdelovance v metalurgiji in industriji težkih strojev, kot so valji, ročične gredi in zelo-veliki zobniki.
Posebna opomba: trdota po Shoru (HS), ki se uporablja v proizvodnji, se popolnoma razlikuje od trdote po Shoru (HA/HB), ki se uporablja za gumo in plastiko! Čeprav se imena razlikujejo samo za en znak, so temeljna načela in materiali, ki se preskušajo, popolnoma različni,-zato jih ne zamenjajte.
Kako izberete prenosni merilnik trdote Leeb?
Kako natančno izbrati? Zastavite si tri vprašanja.
Zdaj, ko ste videli posebnosti teh štirih "strokovnjakov", je slika bolj jasna? Povzemimo, kako se hitro odločiti v-resničnem delovnem scenariju:
1. Celotno ali delno?
Splošna zmogljivost, surovi ulitki/odkovki, velike komponente → HBW
Visoka trdota, kaljeni deli, hitri naključni pregledi končnih izdelkov → HRC
2. Tanek sloj ali majhen kos?
Površinsko naogljičene plasti, premazi, tanke pločevine, majhni deli → HV
3. Na-lokaciji ali v laboratoriju?
Ogromne komponente (na stotine ton), nujno testiranje na kraju-→ HS
Težava, zaradi katere marsikoga boli glava
Včasih boste morda opazili, da je isti material drugače določen v istem načrtu ali različnih tehničnih dokumentih-, ki na enem mestu navajajo 220–255 HBW in 22–28 HRC na drugem. Ali ti dve specifikaciji pomenita isto?
Tukaj je zaključek vnaprej: za standardno kaljeno-in-kaljeno jeklo (kot je jeklo 45) je navedba HBW pogostejša in zaželena praksa.
Razlog je preprost: cilj kaljenja in popuščanja je doseči stabilne lastnosti po celotnem delu-tako na površini kot v jedru. Brinellov (HBW) test ustvari veliko vdolbino in meri splošno povprečno stanje materiala, ki se popolnoma ujema s to zahtevo. Poleg tega nacionalni standardi priporočajo uporabo Brinellove metode prednostno za materiale s trdoto pod 450 HBW.
Torej, zakaj nekateri še vedno navajajo HRC?
Obstaja nekaj možnih razlogov: del je morda premajhen, zaradi česar je Brinellova vdolbina prevelika za merjenje; delavnica je morda navajena na uporabo Rockwell testerjev (zaradi njihove hitrosti); ali pa praksa preprosto izvira iz starejših inženirskih risb. Kar zadeva vrednosti, se razpon 220–255 HBW pretvori v približno 20–26 HRC, kar se dobro ujema z razponom 22–28 HRC.
Tukaj je hiter referenčni vodnik: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
Navsezadnje nobena metoda ni absolutno pravilna ali napačna; namesto tega odražajo različne pristope k inšpekciji.
