Твердомеры: назначение, разновидности и особенности применения

Виды твердомеров

Производители предлагают различные твердомеры для металлов. Они различаются точностью, способом воздействия и интерпретации результата.

Тарированные напильники

Простая, но эффективная оснастка. Изделия называют царапающими твердомерами. Они представлены группой напильников, каждый – со своей твердостью. Замеры выполняются в следующем порядке:

• Деталь надежно фиксируется в тисках или зажимном приспособлении.
• На ее поверхность воздействует напильник с максимальной твердостью. Если он не оставляет следов, значит прочность образца выше предела измерения и испытание прекращают.
• При появлении отметин используют напильник меньшей твердости, после чего выполняют повторный осмотр.
• Операция повторяется до тех пор, пока напильник не перестанет оставлять следы. Как только это произойдет, мастер сверяется с таблицей и определяет ориентировочную твердость.

Обычно, сравнительная таблица присутствует в инструкции к твердомеру. Ниже представлен пример решения для набора из 6 напильников.

Маркировка напильника	Изображение	Диапазон HRC	Диапазон HV
HRC40		HRC40-42	HV392-412
HRC45		HRC45-47	HV446-447
HRC50		HRC50-52	HV513-544
HRC55		HRC55-57	HV595-633
HRC60		HRC60-62	HV697-746
HRC65		HRC65-67	HV800-865

Напильники имеют изогнутую форму, позволяющую проверять твердость на различных участках.

Тип проверяемого участка	Изображение	Тип проверяемого участка	Изображение	Тип проверяемого участка	Изображение
Ровная плоскость		Радиусный изгиб		Отверстия и проемы

Инструмент поставляется в удобном кейсе. Он содержит посадочное место для каждого напильника, что исключает сложности при транспортировке и хранении.

Рис. 1 Комплект поставки тарированных твердомеров

Твердомеры по Роквеллу

Твердомеры по Роквеллу предполагают изменение твердости вдавливанием индентора: алмазного конуса или стального шарика. Чем большее расстояние преодолел элемент, тем меньше твердость образца.

Позиция индентора	Изображение	Позиция индентора	Изображение
До проведения замеров		После проведения замеров

Испытания проводятся на стационарном твердомере, предполагают выполнение ряда действий:

• Индентор устанавливается в выбранную точку.
• На элемент воздействует предварительная нагрузка Р₀ в пределах 10 кгс.
• Предварительная нагрузка сменяется постоянной – Р₁. Ее величина зависит от параметров испытаний, составляет 50, 90 или 140 кгс.
• Спустя установленное время оператор возвращает нагрузку Р₀ и проводит замеры.

Результаты сверяют по таблице. Для повышения точности проводятся повторные испытания на других участках.

Таблица 1. Определение твердости по Роквеллу

Работы выполняются на автоматизированном оборудовании. Это минимизирует погрешность, снижает риск «человеческого фактора» и прочих недочетов.

Рис. 2 Твердомер по Роквеллу

В ряде случаев результаты интерпретируют по графикам. Их формирует производитель оборудования с учетом типа применяемых инденторов.

Тип индентора	График	Тип индентора	График
Алмазный конус: шкалы с HRA по HRD		Стальной шарик: шкалы с HRB по HRK

Твердомеры по Бринеллю

Твердомеры по Бринеллю работают с одним индентором: металлическим шариком известной твердости. После его воздействия на заготовку образуется лунка. Ее размер определяют высокоточным прибором, затем интерпретируют по таблице.

Позиция индентора	Изображение	Позиция индентора	Изображение
Воздействие на заготовку с заданным усилием		Отвод для проведения замеров

Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 9012, востребованы при проверке качества готовой продукции, оценке кондиции заготовок после термической обработки и т.д.

Рис. 3 Параметры проведения испытаний по методу Бринелля

Как и в случае с методом Роквелла, работы выполняются на автоматизированном оборудовании. Техника сама прикладывает требуемые усилия и выполняет контрольные замеры. Оператору остается установить заготовку и выбрать подходящую программу.

Рис. 4 Стационарный твердомер по Бринеллю

Ультразвуковые твердомеры

Устройства неразрушающего контроля. Они оценивают твердость образца методом ультразвукового импеданса, предполагают использование алмазной пирамидки, колеблющейся на резонансной частоте. Метод имеет высокую точность, нередко используется при контрольных замерах.

Значительное распространение у специалистов получили ультразвуковые твердомеры ТКМ. Яркие представители группы – твердомеры ТКМ 459С и ТКМ 359С. Они представлены портативными устройствами, оптимальны для выездных и лабораторных замеров.

Рис. 5 Универсальный твердомер ТКМ 459С

Модели предполагают работу с несколькими датчиками. Каждый из них решает определенные задачи.

Тип датчика	Назначение	Изображение
А	Работа с черными металлами и чугунами
Н	Контроль гальванических покрытий
С	Работа с поверхностями шероховатостью до 5 класса
К	Проведение замеров в емкостях, трубах и прочих ограниченных пространствах.
AL	Работа с изделиями с большим числом выступов и пазов.
Позиционирующая насадка	Повышение стабильности позиционирования датчика при работе с наклонными, округлыми и прочими сложными поверхностями

Возможность смены насадок позволяет быстро настраивать оборудование и менять изношенные компоненты при необходимости.

Рис. 6 Устройство датчика ультразвукового твердомера

Динамический твердомер

Динамические твердомеры работают по методу Лейба. Они имеют портативное исполнение, комплектуются выносным датчиком. Последний содержит индентор, ударяемый о поверхность образца после нажатия пусковой кнопки. При отскоке индентора образуется ЭДС, пропорциональная скорости его движения. Параметр используется вычислительным блоком устройства для расчета твердости.

Рис. 7 Устройство датчика динамического твердомера

Результаты измерений отображаются на экране, заносятся в память оборудования при необходимости.

Рис. 8 Динамический твердомер

Популярные вопросы