Испытание на твердость по Роквеллу — широко используемый метод оценки твердости материалов в современной промышленности. Он обеспечивает немедленные результаты путем измерения глубины вдавливания при стандартной нагрузке, устраняя необходимость в оптическом измерении. Эта простота снижает ошибки оператора, ускоряет производство и поддерживает автоматизированное тестирование. Благодаря своей скорости, последовательности и простоте использования метод Роквелла является предпочтительным методом в испытание на твердость.
Содержание:
Что такое испытание на твердость по Роквеллу?
Тест на твердость по Роквеллу был изобретен двумя людьми, а именно Хью Роквеллом и Стэнли П. Роквеллом, оба мужчины не были родственниками, но работали в New Departure Company в Бристоле. Идея состояла в том, чтобы создать тест, который был бы более эффективным и не зависел бы так сильно от оператора, как другие методы. Они впервые подали заявку на патентные права на свое изобретение в 1914 году 15 июля, но окончательное одобрение пришло 11 февраля 1919 года, пять лет спустя.
Тест на твердость по Роквеллу измеряет твердость материала путем измерения глубины, пробитой индентором с приложенной нагрузкой. Роквелл, в отличие от Бринелля или Виккерса, не измеряет размер отпечатка путем визуального наблюдения; вместо этого машина дает прямое показание.
Процедура испытания твердости по Роквеллу
Принцип метода определения твердости по Роквеллу включает использование малой и большой нагрузки для проверки твердость материала в соответствии с дифференциальным измерением глубины. Он также применяет различные нагрузки с использованием различных инденторов, которые известны как шкалы. Шкалы обозначаются различными последними буквами, такими как HRA, HRB, HRC и т. д., которые указывают на различные результирующие числа твердости по Роквеллу (HR), полученные путем применения различных нагрузок.
Базовые приготовления
Чтобы предотвратить деформацию испытуемого образца под действием приложенной нагрузки, убедитесь, что поверхность гладкая, ровная, чистая и толстая.
Выбор правильного масштаба
Выберите шкалу в соответствии с типом испытываемого материала. Например, выберите HRB для меди или мягкой латуни и HRC для закаленной стали.
Шаги тестирования
Приложите небольшую нагрузку 10 кгс, чтобы установить нулевую точку отсчета с помощью индентора, затем измерьте глубину вдавливания с помощью циферблата или цифрового экрана.
Приложите основную нагрузку (60/100/150 кгс в зависимости от масштаба) к тому же месту, где была приложена меньшая нагрузка.
Следующим шагом является создание более глубокого углубления, для этого основная нагрузка прикладывается на время выдержки около 2–6 секунд, чтобы можно было провести измерение.
Чтобы измерить окончательное углубление, вам нужно снять основную нагрузку, оставив вспомогательную.
Считывайте результаты измерений и значение твердости непосредственно с прибора.
Машина для испытания твердости по Роквеллу
Машина для испытания твердости по Роквеллу состоит из системы индентора, механизма приложения нагрузки и интерфейса прямого считывания (аналоговый циферблат или цифровой экран). Два основных типа инденторов — это стальные шариковые инденторы для испытания более мягких материалов (например, шкала HRB) и алмазные конусные инденторы (Brale) для испытаний более твердых материалов (например, шкала HRC).
Применение теста на твердость по Роквеллу
Известно, что испытание на твердость по Роквеллу является простым и адаптируемым; благодаря этому оно широко используется во многих областях промышленности:
- Используется в металлургии и сплавах для оценки твердости сталей, медных сплавов, алюминия и т. д.
- Применяется в производстве и машиностроении для создания линий быстрой проверки качества.
- В автомобильной и аэрокосмической промышленности для обеспечения прочности и долговечности конструктивных компонентов.
- Используется для проверки термообработки с целью подтверждения эффективности таких процессов, как отжиг и закалка.
Преимущества и недостатки испытания на твердость по Роквеллу
Наши преимущества
- По сравнению с другими методами испытаний, испытание на твердость по Роквеллу выполняется быстрее и экономит время, поскольку значения мгновенно считываются с экрана.
- Этот метод практически не имеет ошибок, поскольку измерения в основном производятся автоматически, а не людьми-операторами.
- Измерения наблюдаются невооруженным глазом, здесь нет необходимости в использовании оптического прибора, например микроскопа, для проведения процедур.
- Его можно использовать для испытания широкого спектра материалов и уровней твердости, что делает его весьма универсальным и масштабируемым методом испытаний.
- Испытание на твердость по Роквеллу очень экономически эффективно.
Недостатки бонуса без депозита
Одним из основных недостатков этого теста является то, что он чувствителен к тому, какова поверхность испытуемого материала, загрязнена ли она маслом, является ли она шероховатой или изогнутой. Это может привести к неравномерным результатам. Другим ограничением является то, что этот метод тестирования лучше всего подходит для образцов с плоской поверхностью; он испытывает трудности со сложными формами.
Разница между испытаниями на твердость по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу
В таблице ниже представлено сравнение Бринеллю, Роквелл и Испытания на твердость по Виккерсу.
| Особенность | Rockwell | Бринеллю | Vickers |
|---|---|---|---|
| Тип индентора | Стальной шар / Алмаз | Стальной шар | Алмазная пирамида |
| Основа измерения | глубина | Диаметр отпечатка | Отступ диагональный |
| Диапазон нагрузки | 60–150 кгс | 500–3000 кгс | 1–100 кгс |
| Best For | Все металлы | Грубые материалы | Тонкие и твердые материалы |
| Точность | Средняя | Низкий | Высокий |
| Простота в использовании | Очень высоко | Средняя | Требуется микроскоп. |
| Скорость приложения | Быстрый | Помедленнее | Средняя |
| Подготовка поверхности | Минимальные | Более критичный | Крайне критично |
Каждое испытание на твердость материала имеет свою нишу: метод Роквелла предпочтительнее из-за скорости и автоматизации, метод Бринелля — для неровных поверхностей, а метод Виккерса — для микротвердости и тонких материалов.
FAQ
1. Сколько существует шкал твердости по Роквеллу?
Всего существует 30 шкал твердости Роквелла, которые зависят от типа материала и обозначаются буквами, например A, B, C и т. д. Они сгруппированы в две категории: обычные шкалы Роквелла и поверхностные шкалы Роквелла.
2. В чем разница между обычной и поверхностной шкалами Роквелла?
Обычные шкалы Роквелла используются для испытания более толстых материалов путем приложения больших нагрузок, например, применяется небольшая нагрузка около 10 кгс, а основные нагрузки находятся в диапазоне от 50 до 150 кгс. С другой стороны, поверхностные шкалы Роквелла используются для испытания более тонких материалов, где небольшая нагрузка составляет около 3 кгс, а основные нагрузки находятся в диапазоне от 15 до 45 кгс.