Ръководство за принцип на работа на тестер за твърдост на Rockwell

Изпитването на твърдост е основен метод за оценка на механичните свойства на материалите. Сред различните налични техники, тестът за твърдост по Рокуел се откроява като един от най-широко възприетите методи в индустриални среди. Неговата популярност се дължи на неговата простота, бързина и директния характер на отчитането на твърдостта му. За разлика от методите, които изискват оптично измерване на вдлъбнатина, тестът на Рокуел осигурява незабавна стойност на твърдостта въз основа на дълбочината на проникване, което го прави много ефективен за контрол на качеството на производствената линия и рутинна проверка на материала. Разбирането на принципа на работа на този основен инструмент е от ключово значение за получаване на надеждни, повтарящи се резултати и оптимизиране на използването му в различни приложения.

Метод за измерване на дълбочината

Основният принцип на теста за твърдост по Рокуел е измерването на постоянната дълбочина на вдлъбнатината. Тестът определя твърдостта на материала чрез изчисляване на нетното увеличение на дълбочината на вдлъбнатината, след като голямо натоварване е приложено и след това отстранено, докато незначително натоварване остава на място.

Уникална характеристика на метода Rockwell е неговият дву{0}}етапен процес на натоварване, който ефективно минимизира влиянието на повърхностните неравности и гарантира, че измерването отразява истинската обемна твърдост на материала. Стойността на твърдостта се получава от разликата в дълбочината на проникване между второстепенния и големия етап на натоварване. Тази разлика в дълбочината след това се преобразува в число на твърдост по предварително зададена скала. Тъй като методът разчита на измерване на дълбочината, а не на зоната на вдлъбнатина, резултатите се получават почти мигновено, което допринася за репутацията на теста за бързина и ефективност.

Дву{0}}процес на зареждане

Точността и надеждността на теста на Рокуел до голяма степен се приписват на неговата дву-етапна последователност на натоварване:

Малък товар (предварително натоварване)

Към индентора се прилага относително малка начална сила, обикновено 10 kgf или 3 kgf в зависимост от мащаба. Това предварително натоварване служи на две критични цели: осигурява стабилен и постоянен контакт между индентора и повърхността на материала и установява стабилна референтна равнина (базова линия) чрез натискане на индентора до начална дълбочина h₀. След това дълбокомерът се нулира в тази позиция.

Основно натоварване (тестово натоварване)

След незначителното натоварване се прилага значително по-голямо голямо натоварване, което довежда общата изпитвателна сила до пълната й стойност (обикновено 60, 100 или 150 kgf, в зависимост от скалата). Това допълнително натоварване задвижва индентора по-дълбоко в материала, създавайки постоянна вдлъбнатина, която ще бъде измерена. Основният товар се задържа за предварително определено време на престой, обикновено между 1 и 15 секунди, за да се позволи всяко еластично възстановяване в материала.

След като времето на престой приключи, основното натоварване се премахва, но второстепенното натоварване се запазва. След това системата за измерване на дълбочина записва крайната дълбочина на проникване (h). Твърдостта по Рокуел се изчислява въз основа на нетното увеличение на дълбочината (h - h₀), като по-малката нетна дълбочина показва по-твърд материал.

Стандартният тест за твърдост по Рокуел следва систематична процедура стъпка-по-стъпка:

Стъпка 1 – Подготовка на образеца

Тестовият образец трябва да има чиста, равна и гладка повърхност, без масло, котлен камък или други замърсители. За точни резултати минималната дебелина на образеца трябва да бъде поне десет пъти очакваната дълбочина на вдлъбнатината, за да се предотврати влиянието на наковалнята върху измерването.

Стъпка 2 – Изберете Indenter и Scale

Въз основа на вида на материала и очаквания диапазон на твърдост се избира подходящият индентор (диамантен конус или стоманена топка) и скалата на Рокуел (напр. HRA, HRB, HRC).

Стъпка 3 – Приложете малко натоварване

Образецът се позиционира върху наковалнята и се прилага минималното натоварване. Това първоначално натоварване поставя индентора в материала и установява референтната дълбочина.

Стъпка 4 – Прилагане на основно натоварване

След това се прилага основното натоварване, което увеличава общата изпитвателна сила до пълната й стойност. Натоварването се задържа за определеното време на престой.

Стъпка 5 – Премахнете основния товар и измерете

След времето на престой основното натоварване се премахва, докато второстепенното натоварване се поддържа. Системата за измерване на дълбочината изчислява нетното увеличение на дълбочината на вдлъбнатината, което след това автоматично се преобразува в число за твърдост по Рокуел и се показва на системата за отчитане.

Тестът за твърдост по Рокуел използва множество скали, всяка дефинирана от специфична комбинация от тип индентор и приложено натоварване. Тази гъвкавост позволява на метода да се адаптира към материали, вариращи от много меки цветни метали до изключително твърди инструментални стомани. Изборът на правилната скала е от решаващо значение за получаване на валидни и надеждни резултати.

HRC (скала на Rockwell C)

HRC скалата използва индентор с диамантен конус с общо натоварване от 150 kgf. Това е най-често използваната скала за оценка на твърдостта на закалени стомани, инструментални стомани, лагерни стомани и други железни материали, които са били подложени на топлинна обработка. Стойностите на HRC обикновено варират от 20 до 70, като по-високите числа показват по-голяма твърдост.

HRB (скала на Рокуел B)

Скалата HRB използва 1/16-инча (1,588 mm) индентор със стоманена топка при натоварване от 100 kgf. Предназначен е за по-меки материали, включително закалени или нормализирани стомани, ниско-въглеродни стомани, алуминиеви сплави, месинг и други -цветни метали. Скалата HRB е особено разпространена при оценката на ламарина и компоненти от цветни метали.

HRA (скала на Рокуел A)

Везната HRA използва индентор с диамантен конус с натоварване от 60 kgf. Предназначен е за много твърди материали, като волфрамов карбид, циментирани карбиди и тънки, закалени стоманени повърхности, където по-тежкият товар може да проникне твърде дълбоко или да причини напукване.

Други везни

Освен най-често срещаните скали, системата Rockwell включва допълнителни скали (D до K), които използват различни комбинации от индентори и натоварвания за справяне със специализираните изисквания за изпитване. Например HRF използва 1/16--инчова топка с натоварване от 60 kgf за чиста мед и други много меки метали, докато HR15N е повърхностна скала, използвана за тънки слоеве и повърхностно закалени компоненти.

TheТестер за твърдост по Рокуелзаслужи своето място като стандартен инструмент в производството и контрола на качеството поради няколко убедителни предимства:

Бързина и ефективност

Тъй като методът на Rockwell не изисква оптично измерване на размера на вдлъбнатината, резултатите са налични в рамките на секунди след завършване на теста. Този бърз обрат го прави идеален за производствени среди с голям-обем, където може да се наложи ежедневно да се тестват стотици или хиляди части.

Минимална подготовка на пробите

За разлика от методите, които изискват силно полирани повърхности, тестът на Рокуел може да се извърши върху относително груби или като-обработени повърхности. Това намалява времето и разходите, свързани с подготовката на пробата.

Директно четене

Стойностите за твърдост се показват незабавно на аналогов циферблат или цифров екран, елиминирайки необходимостта от изчисления или преобразувания в точката на теста.

Широка съвместимост на материалите

Със своите множество скали и опции за индентор, тестът на Рокуел може да поеме практически всеки метален материал, от мек алуминий до закалена инструментална стомана.

Докато тестът на Rockwell предлага много предимства, потребителите трябва да са наясно с неговите ограничения:

• Тестът е по-малко подходящ за изключително тънки материали или повърхностни покрития, тъй като вдлъбнатината може да проникне през слоя или да бъде повлияна от субстрата.
• Точността на метода може да бъде компрометирана, ако тестовият образец не е добре поддържан или ако повърхността е неравна.
• За материали с груби зърнести структури или значителна хетерогенност, други методи като Brinell или Vickers могат да дадат по-представителни резултати.

Разбиране на принципа на работа наТестер за твърдост по Рокуеле от съществено значение за получаване на точни, надеждни измервания на твърдостта в индустриални приложения. Дву{1}}процесът на зареждане на теста, базираният на дълбочина-подход на измерване и множество опции за мащаб го правят универсален и ефективен инструмент за оценка на материала. Чрез избиране на подходящ индентор и скала, подготовка на пробите правилно и следване на стандартизирани процедури, потребителите могат да използват пълния потенциал на този -тестван метод.

За професионални насоки относно избора на правилното решение за тестване на твърдост за вашето конкретно приложение, моля свържете се с нас днес.