Россия, Мурманск, ул. Транспортная, 7
e-mail: info@texnol.ru

8-800-222-41-51

Твердометрия. контроль твердости переносными и стационарными твердомерами.

приборы для измерения твердости. твердомеры для металлов.

 

 

 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

 

 

 

 

Твердометрия - это метод неразрушающего контроля твердости металлов, сплавов, резины, пластмассы, бетона и других материалов.

Твердометрия является одним из основных видов механических испытаний металла и эффективным средством диагностики его структурно-механического состояния.

В настоящий момент твердометрия является одним из самых точных методов неразрушающего контроля и технической диагностики (НКТД).

Твердость - это свойство материала оказывать сопротивление контактной деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в поверхность. Под индентором понимается твердосплавный наконечник.

При определении твердости материала необходимо строго выполнять условия проведения испытаний, которые изложены в стандартах или в других нормативных документах. При отклонении от принятых условий испытаний неизбежны погрешности при измерении твердости.

Твердомер - это прибор для измерения твердости.

Методы измерения твердости:

Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия наконечника. Твердость можно измерять вдавливанием индентора (способ вдавливания), ударом или же по отскоку наконечника – шарика. Твердость, определенная царапаньем, характеризует сопротивление разрушению, по отскоку – упругие свойства, вдавливанием - сопротивление пластической деформации. Перспективным и высокоточным методом является метод непрерывного вдавливания, при котором записывается диаграмма перемещения, возникающего при внедрении индентора, с одновременной регистрацией усилий. В зависимости от скорости приложения нагрузки на индентор твердость различают статическую (нагрузка прикладывается плавно) и динамическую (нагрузка прикладывается ударом).

Применение различных методов измерений твёрдости металлов обусловлено механическими свойствами металлов и конструктивно-технологическими особенностями изделий.

Метод Бринелля

Измерение твёрдости по методу Бринелля основано на вдавливании в испытуемое изделие стального закаленного шарика определенного диаметра, под действием заданной нагрузки в течение определенного времени. При определении твёрдости по методу Бринелля, расстояние от центра отпечатка до края испытуемого изделия должно быть не менее 2,5 диаметров отпечатка, расстояние между центрами двух соседних отпечатков - не менее 4 диаметров; для металлов с твёрдостью до 35НВ эти расстояния должны быть соответственно равны 3 диаметрам отпечатка и 6 диаметрам отпечатка.

Проведение испытаний, методику измерений диаметра отпечатка, а также погрешность измерений диаметра отпечатка регламентирует ГОСТ 9012 п.4.

Твердость по методу Бринелля измеряется в единицах HB (НВ).

Все образцовые и рабочие средства измерений по методу Бринелля следует настраивать и калибровать по образцовым мерам твёрдости МТБ-1.

Метод Роквелла

Измерение твёрдости по методу Роквелла основано на вдавливании алмазного конуса с углом при вершине 120° или стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок. Расстояние между центрами двух соседних отпечатков должно быть не менее четырех диаметров отпечатка (но не менее 2 мм), расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 2,5 диаметра отпечатка (но не менее 1 мм).

Твердость по методу Роквелла измеряется в единицах HR (чаще всего в HRC).

При измерении твёрдости на выпуклых цилиндрических и сферических поверхностях по шкалам А (шкала HRA), В (HRB), С (HRC), D (HRD), F (HRF), G (HRG) в результаты измерений твёрдости должны быть введены поправки, величины которых приведены в приложении 3 ГОСТ 9013. Поправки прибавляются к полученным значениям твёрдости.

Поправки при измерении твёрдости на вогнутых поверхностях устанавливаются в нормативной документации на металлопродукцию.

Для измерений твёрдости по шкале «С» Роквелла применяют шкалу, воспроизводимую государственным специальным эталоном и обозначаемую HRC.

Все образцовые и рабочие средства измерений по методу Роквелла следует настраивать и калибровать по образцовым мерам твёрдости, имеющим обозначение HRC (меры твердости Роквелла МТР-1).

Для расширения области применения метода Роквелла при малых нагрузках следует применять метод Супер-Роквелла.

Метод Супер Роквелла

Измерение твёрдости по методу Супер-Роквелла основано на вдавливании наконечника стандартного типа с алмазным конусом (шкалы М) или со стальным шариком (шкалы Т) в поверхность образца в два последовательных приёма и в измерении остаточного увеличения глубины внедрения этого наконечника. Наименьшее расстояние между центрами двух соседних отпечатков должно составлять не менее трёх диаметров отпечатка. Расстояние от центра отпечатка до края образца должно составлять не менее 2,5 диаметров отпечатка.

При определении твёрдости на цилиндрических выпуклых поверхностях диаметром, равным или меньшим 25 мм, к значению твёрдости прибавляют поправки, указанные в таблицах 3 и 4 обязательного приложения 1 ГОСТ 22975.

Поправки к значениям твёрдости для образцов с криволинейными поверхностями, отличными от выпуклых цилиндрических, приведены в рекомендуемом приложении 2 ГОСТ 22975.

Проведение измерений и определение числа твёрдости по методу Супер-Роквелла регламентирует ГОСТ 22975.

Метод Виккерса

Измерение твёрдости по методу Виккерса основано на вдавливании четырехгранной алмазной пирамиды с углом между гранями 136° под действием определенной нагрузки, поддержании постоянства приложенной нагрузки в течение установленного времени и измерении диагоналей отпечатка, оставшихся на поверхности образца после снятия нагрузки. Расстояние между центрами отпечатка и краем образца или краем соседнего отпечатка должно быть не менее 2,5 длины диагонали отпечатка.

Проведение испытаний, обработку результатов измерений, а также погрешность измерений диагоналей отпечатка регламентирует ГОСТ 2999 п.5.

Для справки: Правильно писать Виккерс, а не Викерс.

Основные требования, предъявляемые к измерению твёрдости стационарными твердомерами по методу Бринелля, Роквелла и Супер-Роквелла:

Измерение твёрдости резины и резиновых изделий осуществляется методом определения твёрдости по Шору А.

Измерение твёрдости по Шору А основано на измерении сопротивления резины погружению в неё индентора из закалённой стали.

Прибор для определения твёрдости, место его установки, условия и порядок измерений твёрдости, а также обработку результатов измерений устанавливает ГОСТ 263.

Способ установки изделий и образцов из них, место измерений твёрдости и другие необходимые сведения должны быть приведены в нормативной документации на резиновые изделия и методы их испытаний.

Различают следующие приборы для измерения твердости:

- Твердомер Бринелля

- Твердомер Роквелла

- Твердомер Виккерса

- Твердомер по Шору

 

- Твердомер ультразвуковой

- Твердомер динамический

- Комбинированный твердомер (МЕТ-УД, МЕТ-УДА, MIC-20)

Стационарный твердомер предназначен для измерения твердости непосредственно в лабораторных условиях и считается более точным, чем портативный твердомер, а портативный твердомер может применяться как в лабораторных, так и в полевых, цеховых условиях.

Точность измерений и выбор твердомера напрямую зависит от опыта оператора (твердометриста), от шероховатости поверхности объекта контроля, от его габаритов и массы.

Для измерения шероховатости поверхности используют такие измерительные приборы какизмеритель шероховатости, профилометр, профилограф или образцы шероховатости поверхности.

Как правило, портативный твердомер используют на крупногабаритных изделиях (трубопроводы, нефтепроводы, сосуды давления, рельсы и т.п.) и изделий массой 1-2 кг для экспрессного анализа твердости в тех случаях, когда нельзя нарушать структуру объекта контроля, осуществляя вырезку образцов. В случае выявления неудовлетворительных значений твердости, результаты измерений всегда можно перепроверить с помощью стационарного твердомера, сделав вырезку образца из объекта контроля.

Кроме того, портативным твердомером можно измерять и малогабаритные, тонкостенные изделия малой массы, используя соответствующие методики измерения твердости (сверла, ножи, шестерни, пули и т.п.).

Проверку показаний твердомеров, а также их первичную и периодическую поверку проводят на эталонах – образцовых мерах твердости.

Образцовые меры твердости соответствуют четырем методам измерения твердости металла: меры твердости по Бринеллю МТБ, меры твердости по Роквеллу МТР, меры твердости по Виккерсу МТВ и меры твердости по Шору МТШ.

 

Твердомеры широко используются в различных отраслях промышленности:

- Энергетика: тепловые электростанции; гидроэлектростанции; атомные станции; предприятия по производству энергетического оборудования, его монтажу, эксплуатации и ремонту (сосуды давления, трубопроводы, задвижки и т.д.);

Металлургия: сталелитейное и чугунолитейное производство (отливки, поковки, листы, трубы), цветная металлургия, заводы по переделу стального и чугунного литья, листопрокатные и трубопрокатные заводы, стальные и чугунные валки для проката;

- Машиностроение: машиностроительные предприятия, автомобильный транспорт (производство, эксплуатация, ремонт), станкостроение, судостроение, водный транспорт;

- Железнодорожная: рельсопрокатное производство, монтаж, эксплуатация и ремонт рельс, колесных пар, осей, шестерен тяговых электровозов (см. РД МПС), сцепок и другое оборудование;

Нефтегазохимическая: производство, монтаж, эксплуатация и ремонт магистральных нефтегазотрубопроводов и их сварных соединений, сосуды давления, нефтегазодобывающие и нефтеперерабатывающие предприятия, оборудование химического производства;

Монтажные, ремонтные и диагностические организации: измерение твердости примонтаже и ремонте оборудования (стальные конструкции, сосуды, трубы) различных отраслей народного хозяйства, а также диагностика оборудования с целью оценки остаточного ресурса эксплуатации;

Аэрокосмическая: оценка твердости изделий, используемых в авиации;

- Строительство: стальные строительные конструкции, мачты, мосты, краны, арматура, бетон (измерители прочности бетона).