Данный материал не является рекламой, носит информационный характер и отражает оценочное мнение автора.
Твердомер — это прибор, который используется для определения прочности материалов, например, металлических, пластмассовых, резиновых и других. Он работает путем нанесения определенной силы на поверхность изучаемого объекта и фиксации величины впадины, образованной этим воздействием. Твердо метры часто применяются в инженерных и производственных отраслях для контроля качества продукции.
Самой несложной и практически просто реализуемой методикой, позволяющей определить механические свойства материала, является определение параметров твердости. Практически всегда величина, определяемая как «твёрдость», не выступает как характеристика некоторых свойств материальных объектов, а является результатом определённых операций с этим объектом, выполненных с необходимыми приборами.
Известно большое количество устройств и создано множество способов определения твёрдости, что говорит о том, что отсутствует единый взгляд на них, и это только усложняет деятельность исследователей и производственников. Под термином «твёрдость» могут пониматься различные физические свойства, а параметры данной величины, рассчитанные разными способами, имеют разное значение. Поэтому понятие «твёрдость» без приведения методики и условий определения практически теряет смысл.
Методики определения параметров твердости обладают весьма важной и общей для всех особенностью. А именно, при их помощи всегда должна получиться величина, которая характеризует свойства слоя, расположенного на поверхности изучаемого объекта. Разнообразие методик и оборудования, позволяющих измерить твёрдость, показывают, что невозможно выбрать основной способ, который можно назначить как единый и универсальный. Вот некоторые из наиболее распространенных методик:
Методика Бринелля: Эта методика основана на определении диаметра впадины, оставленной шарообразным индентором при нагрузке на поверхность материала. Для обозначения твёрдости по Бринеллю применяется символ HB, то есть, сокращение от английского Hardness Brinell, что переводится как твёрдость по Бринеллю. Методика Роквелла: Этот метод измеряет глубину впадения индентора при нагрузке и определяет твёрдость материала по шкале Роквелла. Для того чтобы обозначить твёрдость по методике Роквелла применяется сочетание HR, то есть, сокращение от английского Hardness Rockwell, что переводится, как твёрдость по Роквеллу. Но к нему ещё прибавляется символ, определяющий шкалу, по которой осуществлялись испытательные операции: HRA и так далее. Методика Виккерса: Эта методика базируется на использовании пирамидального индентора для создания впадины, и параметры твердости материала определяются по шкале Виккерса. Для того чтобы обозначить твёрдость по методике Виккерса, применяется сочетание HV, то есть, сокращение от английского Hardness Vickers, что переводится, как твёрдость по Виккерсу. Методика Шора: Эта методика применяется для того, чтобы определить показатели твердости эластомеров и пластмасс с помощью индентора со сферической кончиковой частью. Параметры определяются по измеренной высоте отскока бойка. Для того чтобы обозначить твёрдость по методике Шора, применяется сочетание HS, то есть, сокращение от английского Hardness Shore, что можно перевести как твёрдость по Шору. Методика Либа. Параметры также определяются по методике отскока бойка, но используется отношение скорости бойка до удара и после него. Для того чтобы обозначить твёрдость по методике Либа применяется сочетание HL, то есть, сокращение от английского Hardness Leeb, что можно перевести как твёрдость по Либу. Известны ударные датчики разных типов (например, S), это означает, что всегда следует указать тип используемого в работе ударного датчика. Методика Ultrasonic Contact Impedance (UCI), то есть, методика, которая базируется на Ультразвуковом Контактном Импедансе (УКИ). Она была предложена в 1961-ом году Клаусом Клесателом. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, и выбор метода зависит от конкретных требований и свойств материала, который нужно измерить.
Достоинства и недостатки твердомеров
Достоинства твердомеров состоят в следующих аспектах:
Быстрая и точная оценка твердости материалов; Возможность проведения исследований без разрушения образца; Разнообразие моделей; Наличие способности определять твердость материалов разных типов; Простота в использовании и относительно невысокая стоимость. Недостатки:
Зависимость результатов от опыта оператора, особенно в случае ручных твердомеров; Ограничения по размеру и форме образцов, которые можно измерять; Неспособность некоторых моделей твердомеров измерять твердость на микроскопическом уровне; Необходимость регулярной калибровки и обслуживания для обеспечения требуемой точности устройства. В целом, твердомеры представляют собой надежный и широко используемый инструмент для определения твердости материалов, но они имеют свои ограничения, которые следует учитывать при их применении.
Типы твердомеров.
Существуют следующие типы приборов:
Стационарные; Динамические; Ультразвуковые. Стационарные приборы имеют следующие достоинства:
Возможность выбора методики анализа; Наличие минимальной толщины образца; Для того чтобы детально просмотреть изображения можно его сохранить и затем открыть на компьютере. Существует международная стандартизация метода Либа, но в России нет ГОСТ по этой методике, и по этой причине применяются различные наименования, например, динамическая методика, методика отскока, электронный твердомер и другие. При этом Росстандарт уже не один десяток лет признаёт тип динамических твердомеров (хотя ГОСТа на методику нет) и включает их в Госреестр Измерительных Средств.
Суть методики состоит в следующем:
В ударном бойке размещается магнит, а на конце имеется шарик из твёрдого сплава, который должен удариться об испытуемый поверхностный слой и отскочить; При перемещении в катушке индуктивности боёк при помощи своего магнитного поля создаёт в ней ЭДС индукции. Значение этой ЭДС зависит от скорости бойка; Автор данной методики Дитмар Либ задал своё значение твёрдости (HL). В итогах динамического исследования, в отличие от статических, присутствуют данные об ответной реакции материалов, к примеру, о характеристиках эластичности объекта. Твердомер каждой компании, которая пользуется испытательными операциями по этой методике, обязан определять значение параметров твердости в числах Либа. Но российские компании фактически редко когда приводят это в совокупности технических характеристик выпускаемых приборов.
Однако устройства производителей, в том числе и отечественных, изготовленные с соблюдением международного стандарта методики Либа (ASTM А956), не имеют таких недостатков, и итоговые данные измерительных операций, полученные различными устройствами этих компаний могут быть сопоставлены. Для того чтобы перевести систему твёрдости Либа в иные шкалы твёрдости, следует использовать переводные таблицы, которые сохранены в твердо метрах.
Такая же ситуация сложилась и с ультразвуковыми твердо метрами, то есть, существует набор международных стандартов (ASTM A1038 и другие), но нет российского ГОСТа. Метод УКИ реализуется следующим образом:
Пирамидка из алмазов, предназначенная для измерительных операций по Виккерсу, закрепляется на металлическом стержне, который под воздействием специального модуля с пьезоэлектрическим эффектом может колебаться на некоторой частоте. Когда под воздействием определённой нагрузки пирамидка давит на материал, то у металлического стержня меняется резонансная частота. Глубина проникновения пирамидки в материал определяется его твёрдостью, причём величина коррекции резонансной частоты растёт когда увеличивается контактная площадь. Поскольку данная контактная площадь выступает как мера, позволяющая оценить твердость, то присутствует непосредственная зависимость между колебаниями частоты и характеристиками твердости изучаемого материала. Портативные твердомеры
Портативные твердомеры обладают удобной мобильностью и могут быть легко переносимы для определения твердости материалов в любых местах. При осуществлении выбора портативного твердо метра необходимо учитывать следующую совокупность основных параметров:
Размер и вес. Портативный твердо метр должен быть компактным и легким, чтобы обеспечить удобство переноски и использования на месте. Источник питания. Необходимо убедиться, что выбранный портативный твердомер может работать от батареек или аккумуляторов, что обеспечивает независимость от электрической сети. Прочность и защита от внешних воздействий. Так как портативные устройства могут использоваться на различных объектах и в условиях, где они могут подвергаться воздействию пыли, влаги или ударов, важно выбрать модель с хорошей защитой от внешних воздействий. Диапазон измерения. Следует удостовериться, что портативный прибор обладает достаточным диапазоном измерения для конкретных пользовательских потребностей. Точность измерения. Нужно выбрать портативный твердо метр, способный обеспечить необходимую точность для конкретного применения. Удобное использование. Следует обратить внимание на удобство интерфейса и возможность быстрого измерения твердости материала на месте. При выборе портативного твердомера также полезно обратить внимание на отзывы пользователей и репутацию производителя, чтобы убедиться в качестве и надежности выбранной модели.
Критерии выбора твердомера
При осуществлении выбора твердомера необходимо принять во внимание следующие аспекты:
Вид материала. Различные модели устройств служат для определения твердости разных материалов, таких как металлы, пластмассы, резина и так далее. Диапазон измерения. Следует выбрать прибор, который подходит для измерения в необходимом диапазоне твердости материала. Некоторые устройства способны осуществлять измерительные операции лишь в небольшом диапазоне твердости, в то время как другие могут работать с широким спектром значений. Точность измерения. В зависимости от пользовательских требований, следует выбрать твердомер с необходимой точностью измерения. Удобство использования. Необходимо обратить внимание на эргономику и удобство использования твердомера, особенно если нужно проводить множество измерений. Критерий надёжности и долговечности. Следует покупать твердомер от надежных производителей, имеющих хорошую репутацию, что способно обеспечить на длительный период полноценные измерительные операции. Набор дополнительных функций. Отдельные твердомеры обладают набором дополнительных функций, таких как автоматическое выключение, возможность сохранения данных и так далее. Следует убедиться, что выбранный твердомер соответствует заявленным потребностям. Лучшие портативные динамические твердомеры.
ТКМ-359С
Твердо метр ТКМ-359С представляет собой высокоточное устройство, которое предназначено для определения твёрдости металлических изделий, включая контроль качественного уровня термической обработки, как в условиях производства или лаборатории, так и в полевых условиях. Производителем является НПП «Машпроект», Санкт-Петербург, который предоставляет гарантию на три года.
Аппарат способен осуществлять контроль качества продуктов без нарушения их целостности в самых разных сферах промышленности. В основе принципа работы лежит методика Либа. В базовом комплекте поставки имеется всё, что требуется, для того чтобы решить основной набор задач, связанный с неразрушающим контролем, при помощи метода твердометрии. Стоимость комплекта — 86790 рублей.
Достоинства:
Очень большой перечень металлов с разным набором физических и механических свойств, с которыми можно использовать прибор; Возможно осуществлять идентификацию материалов, предназначенных для заготовительных производств; Незначительные дефекты на изделии, такие как кривизна и шероховатость поверхности не влияют на точность работы устройства; Возможно контролировать наличие изменения твердости вдоль поверхностного слоя изделий; Наличие возможности контролировать так называемую «объёмную твердость»; Наличие возможности осуществления измерений в местах, имеющих ограниченную доступность; Место расположения датчика не оказывает влияния на точность и итоги измерительных операций; В комплекте есть дополнительные сменные датчики, имеющие разные габариты, жесткость пружины, твердость индентора и позиционирующую насадку. Недостатки:
Пока не обнаружены. ТКМ-459C «Специальный»
Твердомер ТКМ-459C «Специальный» работает по принципу УКИ. Поэтому его предназначением является использование в самых тяжких условиях производства или полевых условиях. Весь комплект устройства вместе с совокупностью принадлежностей помещён в ударопрочный чемодан. В комплект поставки также включены насадка «U-459», по которой реализуется позиционирование датчика, и образец, предназначенный для контроля твердости по шкале HRC. Стоимость всего набора — 150667 рублей.
Достоинства:
Наличие стабильности показаний, которая не зависит от силы и длительности контакта датчика с исследуемой поверхностью; Возможность выполнять измерительные процедуры в зонах с ограниченной доступностью. Причём, пространственное расположение датчика не оказывает влияния на результаты операции; Очень маленький размер контролируемого участка (от одного мм.); Возможность выполнять контрольные операции в пазу и глухом отверстии (от пяти мм.); Фактически не заметно отпечатка на «зеркальных» поверхностях; Низкая чувствительность к дефектам поверхностей, таким как, кривизна и толщина, а так же к массе изделия. Недостатки:
Пока не обнаружены. ТКМ-359 «Максимум»
Принцип работы устройства базируется на методике Либа, то есть, соотношение скоростей отскока и падения индентора, имеющего наконечник из твёрдого сплава определяется твёрдостными параметрами исследуемого объекта.
Комплекс ТКМ-359 «Максимум» разрабатывался для использования в разных непростых условиях, то есть как на производстве, так и в поле. Оборудование с набором необходимых компонентов поставляется в ударопрочном чемодане. Стоимость всего набора — 266794 рубля.
Достоинства:
Обширный перечень металлов, с которыми можно работать, и которые имеют разные физические и механические свойства; Наличие возможности идентифицировать материалы для заготовительного производства; Низкая чувствительность к дефектам изделия, то есть, к кривизне и шероховатости поверхностей; Возможность контролировать изменение твердости по всей поверхности изделия; Наличие возможности контролировать твёрдость по объёму; Возможность осуществлять измерительные операции в местах с ограниченной доступностью; Местоположение датчика не может влиять на результаты измерения; Наличие дополнительных сменных датчиков с разными габаритами, жесткостью пружины, твердостью индентора и позиционирующей насадкой; Наличие ударопрочного, прорезиненного, пыле-влагозащищенного корпуса; Наличие интуитивного интерфейса, соответствующего мировым стандартам вычислительной техники и организованного по принципу «ВКЛЮЧИ И РАБОТАЙ». Недостатки:
Не обнаружены. Машпроект ТКМ-359М 8127000001.
Динамический портативный твердомер Машпроект ТКМ-359М 8127000001 создан для использования как в полевых, так и в цеховых и лабораторных условиях. Он может использоваться для оперативного измерения твердости металлов, контроля качества термообработки, закалки ТВЧ.
Испытательный индентор с наконечником может обеспечить ресурс работы датчика на более чем 250 000 измерений. Конструктивные особенности датчика обеспечивают нечувствительность к кривизне изделия и размеру неровностей на шероховатой поверхности. Испытательная нагрузка рассчитывается по Роквеллу. Стоимость комплекта — 58520 рублей.
Достоинства:
Возможность оперативного контроля крупногабаритных объектов (литье, поковки, рельсы и так далее); Возможность дооснащения дополнительными сменными датчиками, позиционирующими насадками, что расширяет номенклатуру контролируемых изделий и повышает точность измерений на цилиндрических и вогнутых изделиях; Наличие механизма взвода пружины датчика, не требующего дополнительных приспособлений, что способно обеспечить повышенную производительность контроля; Наличие оперативной подстройки (корректировки) показаний прибора по одной или паре образцовых мер твердости; Возможность оперативного создания дополнительных шкал к шкалам твердости, с применением не более чем двух контрольных образцов (режим «обучение»); Возможность создания пользователями дополнительных собственных шкал; Наличие возможности для пользователей программировать дополнительные шкалы; Наличие гибкой организации памяти для записи результатов измерений, и организации статистической обработки; Наличие удобного в использовании и интуитивно понятного русского и английского интерфейса, способного обеспечить работу оператора по принципу «включи и измеряй». Недостатки:
Не обнаружены. Лучшие стационарные твердомеры.
ИТР твердомер стационарный по Роквеллу
Твердомеры ИТР, выпускаемые ООО «Метротест», Россия, служат для измерения характеристик твердости металлов и разных сплавов по методам Роквелла и Супер-Роквелла. Метод Роквелла предоставляет возможность определения прочности изделий из чёрных металлов на разных стадиях термической обработки. Твердомер по методу Роквелла способен обеспечить испытания в границах нагрузок от 60 до 150 кгс с использованием двух видов инденторов в виде алмазного и шарикового наконечников, что позволяет получать значения по шести шкалам Роквелла: HRA, HRB, HRC, HRD, HRF, HRG.
Метод Супер-Роквелла предоставляет возможность определения значений при малых нагрузках небольших деталей из металлов и сплавов, листового металла, наплавленных слоев, упрочняющих покрытий. Если использовать специальные инденторы (наконечники шариковые разного диаметра), то можно определять прочность цветных сплавов, пластмасс и других материалов по шкалам Роквелла: HRE, HRH, HRK, HRR, HRL, HRM, HRP, HRS, HRV), по шкалам Супер-Роквелла: HR15W, HR30W, HR45W, HR15X, HR30X, HR45X, HR15Y, HR30Y, HR45Y. Стоимость комплекта — 214080 рублей.
Достоинства:
Могут оснащаться электромеханическим приводом, нагружающим образец, тензометрическим датчиком определения нагрузки на образец, контроллером с программным обеспечением для выполнения испытаний в автоматическом режиме; могут выпускаться в разных модификациях, которые отличаются методом измерений, осуществляемыми усилиями нагрузки и рядом других параметров. Недостатки:
Не обнаружены. ТК (ТК-3) твердомер стационарный Роквелл
Твердомер ТК-3, выпускаемый Ивановским предприятием ОАО «Точприбор» (Россия), служит для определения прочности металлов путём вдавливания алмазного конуса или стального шарика. Глубина проникновения алмазного конуса или стального шарика под воздействием пары поочерёдно приложенных нагрузок определяет параметры твердости исследуемого металла. Стоимость комплекта — 97900 рублей. На этом устройстве можно осуществлять испытание металлов в следующих пределах:
По шкале С от 20 до 70; По шкале В от 25 до 100. Достоинства:
Наличие простоты конструкции, Прибор неприхотливый и легко управляемый, что позволяют использовать его в цехах с высоким уровнем запылённости, прежде всего в цехах термической обработки, для контроля прочности изделий до и после закалки непосредственно на производственных участках. Недостатки:
Пока не обнаружены. Заключение.
На современном рынке измерительных инструментов и оборудования на текущий момент представлена продукция многих отечественных и зарубежных производителей. Отмечается обширный ассортимент как портативных, так и стационарных устройств. Весь набор моделей отличается друг от друга по эксплуатационным характеристикам и, естественно, по стоимости. При выборе опытные пользователи, как правило, предсказуемо предпочитают известные бренды.
Но здесь следует помнить, что подавляющее большинство импортных твердомеров являются не русскоязычными версиями. При этом товары отечественных производителей по качественному уровню своего исполнения и работы способны успешно конкурировать с зарубежными образцами.
Комментарии
Добавить комментарий Отменить ответ
Оставляя комментарий я подтверждаю, что ознакомлен с условиями пользовательского соглашения
Источник: vyborok.com
