Tri uobičajene metode ispitivanja tvrdoće

Ispitivanje tvrdoće ključna je metoda procjene mehaničkih svojstava u znanosti o materijalima, koja pomaže u određivanju otpornosti materijala na udubljenje, grebanje ili habanje. Ispod su tri široko korištene metode ispitivanja tvrdoće, svaka sa svojim principima, primjenama i karakteristikama.

 

1. Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu

Rockwellov test tvrdoće mjeri tvrdoću materijala određivanjem dubine udubljenja uzrokovanog određenim utiskivačem pod određenim opterećenjem. Koristi dva opterećenja: prethodno manje opterećenje kako bi se osigurao dosljedan kontakt i veliko opterećenje za stvaranje udubljenja. Vrijednost Rockwellove tvrdoće izvedena je iz razlike u dubini utiskivanja prije i nakon primjene velikog opterećenja.

 

1. Utiskivači i skale:

 

Rockwell C (HRC): Koristi dijamantni stožasti utiskivač i prikladan je za tvrde materijale kao što su kaljeni čelik, cementni karbid i alatni čelik.

 

Rockwell B (HRB): Koristi utiskivač čelične kugle promjera 1/16 inča, idealan za mekše materijale kao što su žareni čelik, legure bakra i legure aluminija.

 

Rockwell A (HRA): Također koristi dijamantni stožasti utiskivač, ali s nižim opterećenjem, koristi se za vrlo tvrde materijale poput tankih čeličnih limova i plitkih - očvrslih slojeva.

 

1. Prijave: naširoko se koristi u proizvodnji metala, legura i toplinski - komponenti. Na primjer, u automobilskoj industriji koristi se za ispitivanje tvrdoće dijelova motora i komponenti prijenosa kako bi se osigurala njihova trajnost.

 

2. Ispitivanje tvrdoće po Brinellu

Ispitivanje tvrdoće po Brinellu uključuje utiskivanje kugličnog utiskivača od tvrdog čelika ili karbida u površinu materijala pod određenim opterećenjem tijekom određenog razdoblja i zatim mjerenje promjera utiskivanja. Broj tvrdoće po Brinellu (HB) izračunava se na temelju opterećenja i površine udubljenja.

 

• Načelo: Tvrdoća po Brinellu (HB) izračunava se dijeljenjem dvostrukog primijenjenog opterećenja (F) s [π pomnoženo s promjerom udubljenja (D), a zatim pomnoženo s (D minus kvadratni korijen od (D na kvadrat minus promjer udubljenja (d) na kvadrat))].

 

• Značajke: Omogućuje relativno veliko udubljenje, zbog čega rezultati ispitivanja manje utječu na lokalne nehomogenosti materijala, tako da je prikladan za ispitivanje materijala s grubim zrnima ili neravnim strukturama, kao što su lijevano željezo i odljevci od ne{0}} željeznih metala.

 

• Prijave: Obično se koristi u ispitivanju velikih izradaka, otkivaka i odljevaka. U građevinskoj industriji može se koristiti za ispitivanje tvrdoće čeličnih šipki i konstrukcijskog čelika kako bi se osigurala kvaliteta građevinskih konstrukcija.

 

3. Ispitivanje tvrdoće po Vickersu

Ispitivanje tvrdoće po Vickersu koristi dijamantni kvadratni piramidalni utiskivač za utiskivanje u površinu materijala pod određenim opterećenjem. Vickersov broj tvrdoće (HV) dobiva se dijeljenjem primijenjenog opterećenja s površinom udubljenja.

 

• Načelo: Vickersova formula za tvrdoću je HV=0.1891F/d²​, gdje je F opterećenje, a d prosječna dijagonalna duljina udubljenja.

 

• Prednosti: Može se primijeniti na širok raspon opterećenja, od vrlo malih opterećenja za ispitivanje tankih slojeva ili malih komponenti do teških opterećenja za ispitivanje rasutih materijala. Također, rezultati testa su vrlo točni i mogu se lako pretvoriti u druge ljestvice tvrdoće.

 

• Prijave: Široko se koristi u testiranju preciznih dijelova, poput onih u zrakoplovnoj industriji (komponente motora, turbinskih lopatica), elektroničkih komponenti i medicinskih uređaja, gdje je potrebna visoka preciznost.

 

Zaključak

Svaka od ove tri metode ispitivanja tvrdoće ima svoje prednosti i primjenjive scenarije. Rockwell testiranje je brzo i prikladno za rutinsku kontrolu kvalitete; Brinellovo testiranje je dobro za grubo zrnate - materijale; a Vickers testiranje nudi visoku preciznost i svestranost. Odabir prave metode ovisi o vrsti materijala, veličini komponente, potrebnoj točnosti i specifičnim zahtjevima primjene.