Сделано в Украине
Разработка и производство приборов неразрушающего контроля
твердомер, дефектоскоп, толщиномер, магнитометр



Отдел продаж:
+38 (056) 767-20-21

sales@novotest.com.ua
Найдите дешевле!


Минимальная цена в Украине!
Продукция NOVOTEST arrow Применение arrow Особенности применения портативных твердомеров
Техническая поддержка
+38-056-767-20-25
ПРОДУКЦИЯ
Продукция NOVOTEST
Твердомеры
Ультразвуковой контроль
Приборы контроля качества покрытий
Контроль строительных материалов
Магнитный (магнитопорошковый) контроль
Капиллярный контроль
Трассоискатели и кабелеискатели
Визуально-измерительный контроль
Контроль параметров окружающей среды
Системы контроля
Толщиномеры




 

Особенности применения портативных твердомеров

На сегодняшний день задачу определения твердости изделий из различных металлов и сплавов решить довольно просто - достаточно воспользоваться одним из множества приспособлений, называемых твердомерами. Выбор твердомеров довольно разнообразен и представлен на рынке целыми классами: стационарные установки, портативные электронные приборы и, наконец, различные ручные  механические приспособления и устройства.

Стационарные твердомеры напрямую реализуют основные методы определения твердости по Роквеллу, Бринеллю, Виккерсу и т.д. В них используется индентор определенной формы, материала и размеров, прикладываются фиксированные усилия в течении установленных интервалов времени и  происходит контроль геометрических параметров отпечатка на поверхности образца. На основании полученных данных вычисляется значение твердости образца. До последнего времени были единственным способом определения твердости металлов и сплавов. Парк стационарных установок, уже находящихся в эксплуатации или доступных для приобретения огромен, от старых, не потерявших актуальности, до современных электронных мультиустановок. Если обобщить, то преимущества данных устройств это точность и достоверность результатов за счет прямой реализации методов определения твердости, а также универсальность в отношении материала испытываемых образцов. Стационарные твердомеры не требуют проведения дополнительных настроек или калибровок при испытаниях различных металлов и их сплавов. Недостатки - громоздкость, отсутствие мобильности, невысокая скорость измерений. Зачастую просто технически невозможно решить задачу контроля ввиду ограничений по массе, конструкции, габаритам контролируемых изделий и вырезка образцов при этом недопустима.
 Стационарный твердомер по Роквеллу

 

Твердомер комбинированный NOVOTEST Т-УД2
Более подробно остановимся на ручных, портативных, электронных приборах, получивших в последнее время широкое распространение из-за своей доступности, не высокой стоимости, достаточной точности, мультизадачности, мобильности и универсальности. После появления портативных твердомеров задача контроля твердости вышла за пределы лабораторий и испытательных центров и стала доступной чуть ли не на бытовом уровне. Следовательно, увеличился круг потенциальных пользователей, а вместе с этим появилось и множество вопросов, на которые найти ответ затруднительно или даже не возможно ввиду слабой освещенности этой темы в Интернете. Описание приборов зачастую ограничено техническими параметрами, стоимостью и внешним видом.

 

Итак, на сегодня получили признание и распространены два способа определения твердости, применяемые в портативных электронных приборах - динамический и ультразвуковой методы.

Динамический  метод (метод отскока, метод Либа, Leeb) регламентируется ASTM A956-02 «Standard Test Method for Leeb Hardness Testing of Steel Products». Сущность метода основана на зависимости скорости отскока твердосплавного шарика от твердости поверхности соударения. Скорости падения-отскока определяются посредством измерения ЭДС , наводимой в катушке индуктивности постоянным магнитом, закрепленным на бойке вместе с твердосплавным шариком. Отношение этих скоростей и является величиной твердости по шкале Либа (HL), на практике фактически не применяемой. Поэтому прибор сразу производит перевод и выдает значение твердости по одной из распространненых шкал - Роквелл,Бринелль, Виккерс, Шор.

Динамический метод имеет ряд ограничений в применении. Он чувствителен к массе и размерам контролируемых объектов. Рекомендуется к использованию на изделиях с массой не менее 5 кг и толщиной стенки не менее 10-12 мм. Ограничения вызваны необходимостью исключить появление упругих колебаний в теле изделия, что приводит к дополнительной погрешности. Обычно динамический метод применяется на крупных изделиях, поковках, литье. Ввиду достаточной величины отпечатка применим на металлах и сплавах с крупнозернистой структурой - чугуны, аустенитные стали, аллюминий и т.д. Глубина отпечатка при динамическом методе составляет 300-500 мкм, что делает его не пригодным для определеня твердости упрочненного слоя. В этом случае вы получите усредненное значение твердости, которое будет учитывать твердость поверхностного слоя и твердость основного металла. Динамический метод также чувствителен к положению датчика в пространстве. В идеале датчик должен располагаться по нормали к поверхности в строго вертикальном положении, любое отклонение от вертикали приводит к завышению результата измерения. Обычно в приборах предусмотрена компенсация этого явления, необходимо просто перед замером выбрать в настройках наиболее подходящее  из фиксированных значений угла наклона датчика.

Твердомеры, реализующие динамический метод измерения - NOVOTEST Т-Д1 и Т-Д2, а также комбинированные твердомеры NOVOTEST Т-УД1 и Т-УД2.

 
 Твердомер комбинированный NOVOTEST Т-УД2

 

Твердомер универсальный NOVOTEST Т (ультразвуковой)
 

Ультразвуковой метод (контактно-импедансный, контактно-резонансный, UCI) регламентиуется ASTM A1038-10a «Standard Test Method for Portable Hardness Testing by the Ultrasonic Contact Impedance Method». Метод основан на явлении изменения резонансной частоты колебаний металлического стержня с закрепленной на конце алмазной пирамидкой Виккерса при контакте последней с поверхностью. Физически происходит следующий процесс - на металлический стержень ( резонатор) при помощи пьезоэлектрического преобразователя в продольном направлении подаются колебания ультразвуковой частоты. На противоположном конце стержня закреплена алмазная пирамидка Виккерса, которая внедряется в металл. В зависимости от твердости изделия пирамидка при приложении фиксированной нагрузки внедряется на различную глубину и имеет соответственно разную площадь контакта с металлом. При контакте с металлом в стержне (резонаторе) происходит затухание (сдвиг, импеданс) частоты колебаний в тем большей степени, чем больше площадь контактной поверхности. Прибор фиксирует эти изменения частоты и переводит их в соответствующие значения твердости по тем шкалам, по которым откалиброван прибор.

Ультразвуковой метод практически не имеет ограничений по области применения. Минимальные допустимые значения массы и толщины стенки контролируемых изделий абсолютно условны, изделие только должно иметь участок с площадью достаточной для контакта с пирамидкой (индентором) и дальнейшего приложения усилия, т.е. прижатия датчика. Усилие прижатия равно 5 кгс, длится примерно секунду и при этом изделие не должно получать упругие или даже пластические деформации изгиба. На практике это обычно изделия с массой не ниже 100 грамм и толщиной стенки не менее 1 мм.

Ультразвуковой метод наиболее подходит для контроля твердости упрочненных поверхностных слоев, т.к. глубина проникновения индентора обычно находится в приделах 30-50 мкм. Метод также не чуствителен к положению датчика в пространстве, единственое условие, которое необходимо соблюдать - это приложение датчика по нормали к поверхности.

К недостаткам метода относится ограниченное применение на крупнозернистых структурах. Метод ввиду малой площади контакта чувствителен к размеру зерен и дает дополнительную погрешность,зависящую от разности свойств зерен, границ зерен и фаз компонентов.

Сортамент изделий, контролируемых ульразвуковым методом отличается значительным разнообразием. Это изделия различной формы и конструкции, с выступающими элементами и труднодоступными местами, с упрочненными, напыленными или осажденными поверхностными слоями.

Твердомеры, реализующие ультразвуковой метод измерения - NOVOTEST Т-У1 и Т-У2,  а также комбинированные твердомеры NOVOTEST Т-УД1 и Т-УД2.

 


Динамический и ультразвуковой методы, учитывая их недостатки и преимущества, дополняют друг друга и позволяют проводить измерение твердости на максимальном сортаменте изделий по маркам материала, массе, габаритам, конструкции, способам производства или обработки.

Оба метода требуют предварительной подготовки поверхности контролируемых изделий, удаления окалины, ржавчины, масла, грязи, краски и т.д. Рекомендуемые значения шероховатости для динамического метода не менее Ra 3,2 и для ультразвукового - не менее Ra 2,5.

Оба метода чувствительны к модулю упругости материала (модуль Юнга). Если прибор откалиброван на каком-то конкретном материале с определенным значением модуля упругости (обычно по умолчанию это низкоуглеродистая сталь), то применение его на другом материале со значительно отличающимся значением этого показателя будет не корректным. В приборах некоторых производителей есть предустановленные калибровки по основным металлам и сплавам. Однако они используют пересчетные коэффициенты и ни в коей мере не охватывают всего многообразия марок сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов. В идеале задача решается калибровкой прибора на образце из конкретного материала с уже известной твердостью. К слову сказать, калибровка прибора при наличии образца выполняется довольно быстро, на все уйдет не больше минуты, необходимо только произвести ряд замеров и нажать необходимую последовательность функциональных кнопок на клавиатуре.

Твердомеры позволяющие работать обоими методами называются комбинированными и дают возможность решить максимальное количество задач измерения твердости одним прибором.

Твердомеры, реализующие оба метода (динамический и ультразвуковой) - комбинированные твердомеры NOVOTEST Т-УД1 и Т-УД2. 

 
Твердомер универсальный NOVOTEST Т

 

Еще один аспект работы с ручными приборами - это влияние человеческого фактора. Для успешной работы с обоими методами необходимо, что называется, набить руку, приноровиться, почувствовать работу датчика, что в прочем достигается уже после нескольких часов, а то и минут практики.

Для получения более точных результатов измерений рекомендуется проводить ряд замеров, обычно достаточно 5-8, с последующим усреднением. При этом необходимо отбрасывать явно некорректные значения твердости. Появление таких значений обусловлено косвенностью методов. На скорость отскока шарика или изменение частоты колебания резонатора могут, помимо твердости материала, повлиять и другие факторы. Дрожание руки, перемещение объекта контроля, пошатывание датчика, чистота поверхности и ее шероховатость, а для ультразвукового датчика дополнительно слишком короткое или длительное приложение нагрузки, слишком слабое или сильное прижатие датчика и даже практически полностью севшие батарейки. Вот далеко не полный перечень факторов, которые заставляют новичков необоснованно усомниться в преимуществах и достоинствах портативных твердомеров. Если знать и учитывать влияние этих факторов, то от ручных твердомеров можно добиться точности сопоставимой с результатами работы стационарных твердомеров.

Вес и габариты приборов в сумме со скоростью измерения делают их просто незаменимым инструментом при проведении экспресс-анализа твердости в полевых или цеховых условиях. Прибор помещается в кармане, ящике стола, сумке, может быть взят в командировку, на выставку, передан другому человеку. Автономность работы обеспечивается использованием батареек или аккумуляторов типа АА или ААА, доступных в любой торговой точке.

Портативные приборы изначально дают возможность производить измерение твердости по нескольким различным шкалам, наиболее широко используемым в современной технике и науке - Роквелл, Бринелль, Виккерс, иногда Шор. Также в приборах, обычно предусмотрено использование шкалы предела прочности на разрыв (Rm) в соответствии с ГОСТ 22791-77 для определения предела прочности на растяжение изделий из углеродистых сталей перлитного класса путём автоматического пересчёта со шкалы твёрдости Бринелля (HB). Предусмотрены и такие удобные функции, как режим среднего для усреднения любого произвольного количества замеров и пользовательская калибровка (по одной и двум точкам). Пользовательской калибровкой можно воспользоваться в том случае, если Вы  имеете один или два образца материала с известным значением твердости и хотите максимально повысить точность измерений для изделий из данного материала в данном диапазоне значений твердости.

 
© ООО НТЦ "Промтехнологии" NOVOTEST 2009 - 2017        Карта сайта