Розроблено та вироблено в Україні
0
Кошик
 x 
Кошик порожній

Увага! У зв'язку з війною у нашій країні та нестабільним курсом долара актуальність цін уточнюйте, будь-ласка, по телефону або електроній пошті.

Особливості застосування портативних твердомірів

На сьогоднішній день завдання визначення твердості виробів з різних металів і сплавів вирішити досить просто - достатньо скористатися одним з безлічі пристроїв, які називаються твердомірами. Вибір твердомірів досить різноманітний і представлений на ринку цілими класами: стаціонарні установки, портативні електронні прилади та, нарешті, різні ручні механічні пристрої та пристрої.

Стаціонарні твердомери безпосередньо реалізують основні методи визначення твердості за Роквеллом, Брінеллем, Віккерсом і т.п. У них використовується індентор певної форми, матеріалу та розмірів, прикладаються фіксовані зусилля протягом встановлених інтервалів часу і відбувається контроль геометричних параметрів відбитка на поверхні зразка. З отриманих даних обчислюється значення твердості зразка. Досі були єдиним способом визначення твердості металів і сплавів. Парк стаціонарних установок, що вже знаходяться в експлуатації або доступні для придбання, величезний, від старих, не втратили актуальності, до сучасних електронних мультиустановок. Якщо узагальнити, то переваги даних пристроїв це точність і достовірність результатів за рахунок прямої реалізації методів визначення твердості, а також універсальність щодо матеріалу випробовуваних зразків. Стаціонарні твердомери не вимагають проведення додаткових налаштувань або калібруваннь при випробуваннях різних металів та їх сплавів. Недоліки – громіздкість, відсутність мобільності, невисока швидкість вимірювань. Найчастіше просто технічно неможливо вирішити завдання контролю з огляду на обмеження за масою, конструкцією, габаритами контрольованих виробів та вирізування зразків при цьому неприпустиме.  Стационарный твердомер по Роквеллу

Твердомер комбинированный NOVOTEST Т-УД2Докладніше зупинимося на ручних, портативних, електронних приладах, що останнім часом отримали широке поширення через свою доступність, не високу вартість, достатню точність, мультизадачність, мобільність і універсальність. Після появи портативних твердомірів завдання контролю твердості вийшло за межі лабораторій та випробувальних центрів і стало доступним мало не на побутовому рівні. Отже, збільшилося коло потенційних користувачів, а разом з цим постало й безліч питань, на які знайти відповідь важко або навіть не можливо через слабку освітленість цієї теми в Інтернеті. Опис приладів часто обмежений технічними параметрами, вартістю та зовнішнім виглядом.

Отже, на сьогодні отримали визнання та поширені два способи визначення твердості, що застосовуються в портативних електронних приладах – динамічний та ультразвуковий методи.

Динамічний  метод (метод відскоку, метод Либа, Leeb) регламентується ASTM A956-02 «Standard Test Method for Leeb Hardness Testing of Steel Products». Сутність методу полягає на залежності швидкості відскоку твердосплавної кульки від твердості поверхні зіткнення. Швидкості падіння-відскоку визначаються за допомогою вимірювання ЕРС, що наводиться в котушці індуктивності постійним магнітом, закріпленим на бойку разом із твердосплавною кулькою. Відношення цих швидкостей і є величиною твердості за шкалою Ліба (HL), на практиці фактично не застосовується. Тому прилад відразу робить переклад і видає значення твердості за однією з поширених шкал - Роквелл, Брінелль, Віккерс, Шор.

Динамічний метод має низку обмежень у застосуванні. Він чутливий до маси та розмірів контрольованих об'єктів. Рекомендується використовувати на виробах з масою не менше 5 кг і товщиною стінки не менше 10-12 мм. Обмеження викликані необхідністю виключити появу пружних коливань у тілі виробу, що призводить до додаткової похибки. Зазвичай динамічний метод застосовується на великих виробах, поковках, лиття. Зважаючи на достатню величину відбитка, застосовується на металах і сплавах з крупнозернистою структурою - чавуни, аустенітні сталі, алюміній тощо. Глибина відбитка при динамічному методі становить 300-500 мкм, що робить його не придатним для визначення твердості зміцненого шару. У цьому випадку ви отримаєте усереднене значення твердості, яке враховуватиме твердість поверхневого шару та твердість основного металу. Динамічний метод також чутливий до положення датчика у просторі. В ідеалі датчик повинен розташовуватися по нормалі до поверхні суворо в вертикальному положенні, будь-яке відхилення від вертикалі призводить до завищення результату вимірювання. Зазвичай у приладах передбачена компенсація цього явища, необхідно просто перед виміром вибрати в налаштуваннях найбільш підходяще з фіксованих значень кута нахилу датчика.

Твердоміри, що реалізують динамічний метод вимірювання - NOVOTEST Т-Д1 та Т-Д2, а також комбіновані твердоміри NOVOTEST Т-УД1 та Т-УД2. 

 Твердомер комбинированный NOVOTEST Т-УД2
Твердомер универсальный NOVOTEST Т (ультразвуковой)  

Ультразвуковий метод (контактно-імпедансний, контактно-резонансний, UCI) регламентується ASTMA1038-10a «Standard Test Method for Portable Hardness Testing by the Ultrasonic Contact Impedance Method». Метод заснований на явищі зміни резонансної частоти коливань металічного стрижня з закріпленою на кінці алмазної пірамідкою Віккерса при контакті останньою з поверхнею. Фізично відбувається наступний процес - на металевий стрижень (резонатор) за допомогою п'єзоелектричного перетворювача в поздовжньому напрямку подаються коливання ультразвукової частоти. На протилежному кінці стрижня закріплено алмазну пірамідку Віккерса, яка впроваджується в метал. Залежно від твердості виробу пірамідка при прикладанні фіксованого навантаження впроваджується на різну глибину та має відповідно різну площу контакту з металом. При контакті з металом у стрижні (резонаторі) відбувається загасання (зсув, імпеданс) частоти коливань тим більше, чим більше площа контактної поверхні. Прилад фіксує ці зміни частоти і переводить їх у відповідні значення твердості за тими шкалами, за якими відкалібрований прилад.

Ультразвуковий метод практично не має обмежень щодо застосування. Мінімальні допустимі значення маси і товщини стінки контрольованих виробів абсолютно умовні, виріб тільки повинен мати ділянку з достатньою площею для контакту з пірамідкою (індентором) і подальшого докладання зусилля, тобто притискання датчика. Зусилля притискання дорівнює 5 кгс, триває приблизно секунду і при цьому виріб не повинен отримувати пружні або навіть пластичні деформації згину. На практиці це зазвичай вироби з масою не нижче 100 г і товщиною стінки не менше 1 мм.

Ультразвуковий метод найбільше підходить для контролю твердості зміцнених поверхневих шарів, оскільки глибина проникнення індентора зазвичай перебуває у межі 30-50 мкм. Метод також не чутливий до положення датчика в просторі, єдина умова, яку необхідно дотримуватися - це прикладання датчика нормалі до поверхні.

До недоліків методу належить обмежене застосування на крупнозернистих структурах. Метод через малу площу контакту чутливий до розміру зерен і дає додаткову похибку, яка залежить від різниці властивостей зерен, меж зерен і фаз компонентів.

Сортамент виробів, контрольованих ультразвуковим методом відрізняється значною різноманітністю. Це вироби різної форми і конструкції, з елементами, що виступають, і важкодоступними місцями, зі зміцненими, напиленими або обложеними поверхневими шарами.

Твердоміри, що реалізують ультразвуковий метод вимірювання - NOVOTEST Т-У1 і Т-У2, а також комбіновані твердоміри NOVOTEST Т-УД1 і Т-УД2.

Динамічний та ультразвуковий методи, враховуючи їх недоліки та переваги, доповнюють один одного і дозволяють проводити вимірювання твердості на максимальному сортаменті виробів за марками матеріалу, масі, габаритам, конструкціям, способами виробництва або обробки.

Обидва методи вимагають попередньої підготовки поверхні контрольованих виробів, видалення окалини, іржі, олії, бруду, фарби тощо. Рекомендовані значення шорсткості для динамічного методу не менше Ra 3,2 і для ультразвукового - не менше Ra 2,5.

Обидва способи чутливі до модуля пружності матеріалу (модуль Юнга). Якщо прилад відкалібрований на якомусь конкретному матеріалі з певним значенням модуля пружності (зазвичай за умовчанням це низьковуглецева сталь), то застосування його на іншому матеріалі зі значно відмінним значенням цього показника буде не коректним. У приладах деяких виробників є передвстановленні калібрування по основних металах і сплавах. Однак вони використовують перерахункові коефіцієнти і жодною мірою не охоплюють всього різноманіття марок сталей, чавунів, кольорових металів та їх сплавів. В ідеалі завдання вирішується калібруванням приладу на зразку із конкретного матеріалу з уже відомою твердістю. До речі, калібрування приладу при наявності зразка виконується досить швидко, на все піде не більше хвилини, необхідно тільки зробити ряд вимірів і натиснути необхідну послідовність функціональних кнопок на клавіатурі.

Твердоміри, що дозволяють працювати обома методами, називаються комбінованими і дають можливість вирішити максимальну кількість завдань вимірювання твердості одним приладом.

Твердоміри, що реалізують обидва методи (динамічний та ультразвуковий) - комбіновані твердоміри NOVOTEST Т-УД1 і Т-УД2. 

Твердомер универсальный NOVOTEST Т

Ще один аспект роботи з ручними приладами – це вплив людського фактора. Для успішної роботи з обома методами необхідно, що називається, набити руку, пристосуватися, відчути роботу датчика, що досягається вже після декількох годин, а то й хвилин практики.

Для отримання більш точних результатів вимірювань рекомендується проводити ряд вимірів, зазвичай, достатньо 5-8, з подальшим усередненням. При цьому слід відкидати явно некоректні значення твердості. Поява таких значень зумовлено непрямістю методів. На швидкість відскоку кульки або зміну частоти коливання резонатора можуть, крім твердості матеріалу, вплинути інші чинники. Тремтіння руки, переміщення об'єкта контролю, похитування датчика, чистота поверхні та її шорсткість, а для ультразвукового датчика додатково занадто коротке або тривале прикладання навантаження, занадто слабке або сильне притискання датчика і навіть батареї, що практично повністю сіли. Ось далеко не повний перелік факторів, які змушують новачків необґрунтовано засумніватися у перевагах та перевагах портативних твердомірів. Якщо знати і враховувати вплив цих факторів, то від ручних твердомірів можна досягти точності, порівнянної з результатами роботи стаціонарних твердомірів.

Вага та габарити приладів у сумі зі швидкістю вимірювання роблять їх просто незамінним інструментом під час проведення експрес-аналізу твердості у польових чи цехових умовах. Прилад розміщується в кишені, ящику столу, сумці, може бути взятий у відрядження, на виставку, переданий іншій людині. Автономність роботи забезпечується використанням батарей або акумуляторів типу АА або ААА, доступних у будь-якій торговій точці.

Портативні прилади спочатку дають можливість проводити вимірювання твердості за декількома різними шкалами, що найбільш широко використовуються в сучасній техніці та науці - Роквелл, Брінелль, Віккерс, іноді Шор. Також у приладах зазвичай передбачено використання шкали межі міцності на розрив (Rm) відповідно до ГОСТ 22791-77 для визначення межі міцності на розтяг виробів з вуглецевих сталей перлітного класу шляхом автоматичного перерахунку зі шкали твердості Брінелля (HB). Передбачені і такі зручні функції, як режим середнього для усереднення будь-якої довільної кількості вимірів і калібрування користувача (по одній і двох точках). Якщо ви маєте один або два зразки матеріалу з відомим значенням твердості і хочете максимально підвищити точність вимірювань для виробів з даного матеріалу в даному діапазоні значень твердості.