Tester de duritate Ghid: Metodele Rockwell și Vickers explicate
A tester de duritate măsoară rezistența unui material la deformarea plastică localizată, de obicei prin apăsarea unui indentor întărit în suprafața materialului sub o sarcină controlată și evaluând fie adâncimea, fie dimensiunea indentării rezultate. Testarea durității este una dintre cele mai utilizate controale de control al calității în prelucrarea metalelor, tratarea termică și ingineria materialelor, deoarece duritatea se corelează strâns cu rezistența la uzură, rezistența la tracțiune și prelucrabilitatea, oferind producătorilor o modalitate rapidă, în mare măsură nedistructivă de a verifica dacă o piesă îndeplinește specificațiile materiale.
În timp ce există zeci de metode și scale de testare a durității, Rockwell și Vickers rămân cele mai bine specificate în setările industriale și de laborator, fiecare potrivită pentru diferite tipuri de materiale, geometrii ale pieselor și cerințe de precizie. Acest ghid acoperă modul în care funcționează un tester de duritate în general, cum să folosești un tester de duritate Rockwell pas cu pas și ce diferențiază o mașină de tester de duritate Vickers de alte metode de testare.
Cum funcționează un tester de duritate
Fiecare tester de duritate, indiferent de metodă, funcționează pe același principiu de bază: aplicați o forță cunoscută printr-un indentor cu o formă și un material specific, apoi măsurați deformația rezultată pentru a obține o valoare a durității. Ceea ce diferă între metodele de testare este geometria indentatorului, sarcina aplicată și dacă măsurarea se bazează pe adâncimea adâncimii, măsurată direct de mașină, sau dimensiunea indentării, măsurată optic după ce sarcina este îndepărtată.
Testarea Rockwell măsoară direct adâncimea adâncirii, folosind fie un con de diamant, fie o bilă de oțel călit, în funcție de scara specifică utilizată, și produce o citire a durității aproape instantanee, deoarece mașina calculează automat valoarea din diferența de adâncime dintre o aplicație de sarcină minoră și cea majoră. Testarea Vickers și Brinell, prin contrast, se bazează pe măsurarea dimensiunilor fizice ale indentării lăsate pe suprafața materialului, de obicei la microscop sau cu un sistem de măsurare optic integrat, și calcularea durității din acea zonă de indentare măsurată.
Alegerea testerului de duritate și a scalei potrivite pentru un anumit material și aplicație depinde de factori, inclusiv intervalul de duritate așteptat al materialului, grosimea și finisarea suprafeței piesei de testat și dacă aplicația necesită o verificare rapidă a producției sau o măsurare precisă de laborator. Standardele de testare, cum ar fi ASTM E18 pentru Rockwell și ASTM E92 pentru Vickers, definesc procedurile exacte, sarcinile și cerințele de calibrare pe care producătorii și laboratoarele trebuie să le urmeze pentru rezultate urmăribile și repetabile.
Cum să utilizați un tester de duritate Rockwell
Utilizarea corectă a unui tester de duritate Rockwell începe cu pregătirea piesei de testare: suprafața testată trebuie să fie curată, plană și fără depuneri, oxidare sau neregularități ale suprafeței care ar putea distorsiona citirea, deoarece chiar și contaminarea minoră a suprafeței poate modifica semnificativ rezultatele. Piesa de testare este așezată pe nicovala mașinii, iar indentatorul corespunzător, fie un con de diamant pentru materialele mai dure, fie o bilă de oțel pentru cele mai moi, împreună cu sarcina corectă specifică scării, este selectat pe baza tipului de material și a intervalului de duritate așteptat testat.
Procesul de testare în sine urmează o secvență de încărcare în două etape: o sarcină minoră este mai întâi aplicată pentru a așeza indentatorul ferm pe suprafața materialului și pentru a stabili un punct de referință stabil, după care sarcina majoră este aplicată și menținută pentru un timp de stație specificat pentru a permite materialului să răspundă complet la forța aplicată. Odată ce sarcina majoră este îndepărtată în timp ce încărcarea minoră rămâne, mașina măsoară diferența de adâncime a adâncimii dintre cele două trepte de încărcare, iar diferența de adâncime este convertită direct într-o valoare a durității Rockwell afișată pe cadranul testerului sau pe cititorul digital.
Pentru rezultate consecvente și precise, operatorii ar trebui să efectueze mai multe citiri în diferite puncte ale piesei de testat, în loc să se bazeze pe o singură măsurătoare, deoarece inconsecvențele minore ale materialului sau variațiile de suprafață pot face ca citirile individuale să varieze. Distanțarea punctelor de testare suficient de departe pentru a evita interferențele din câmpul de stres creat de indentările adiacente și menținerea calibrării testerului prin verificare regulată cu blocuri de testare certificate sunt ambele practici esențiale pentru producerea de date de duritate Rockwell fiabile în timp.
Mașină de testare a durității Vickers: Cum diferă
A Mașină de testare a durității Vickers folosește un indentor de diamant cu formă precisă sub forma unei piramide pătrate, presat în suprafața materialului sub o sarcină selectată și, spre deosebire de testarea Rockwell, valoarea durității este calculată din lungimea diagonală măsurată a adânciturii lăsate în urmă, mai degrabă decât din adâncimea adâncimii măsurată în timpul testului în sine. Această abordare de măsurare optică necesită un microscop integrat sau un sistem de cameră capabil să măsoare diagonalele de indentare cu mare precizie, deoarece chiar și erorile mici de măsurare se traduc direct în inexactitatea valorii durității.
Unul dintre avantajele cheie ale testării Vickers este gama sa extrem de largă de duritate aplicabilă și capacitatea sa de a testa un spectru larg de materiale, de la metale foarte moi până la materiale extrem de dure, casante, folosind aceeași geometrie a indentorului, ceea ce nu este cazul testării Rockwell, unde diferite scale necesită indentatoare și sarcini diferite pentru diferite game de duritate. Această versatilitate face testerele Vickers deosebit de valoroase în mediile de cercetare și control al calității, care manipulează o mare varietate de tipuri de materiale și niveluri de duritate, fără a fi nevoie să schimbe configurațiile echipamentelor.
Mașinile moderne de testare a durității Vickers încorporează din ce în ce mai mult software-ul de măsurare optică automată care captează imaginea de indentare și calculează automat măsurătorile diagonale și valoarea durității rezultată, reducând semnificativ subiectivitatea operatorului, care a fost în trecut o limitare a măsurătorilor manuale bazate pe microscop. Această automatizare a făcut testarea Vickers considerabil mai rapidă și mai consistentă decât abordările anterioare de măsurare manuală, păstrând în același timp precizia fină și aplicabilitatea largă a materialului care fac din testarea Vickers metoda preferată pentru testarea micro-durității straturilor subțiri, pieselor mici și straturilor de suprafață întărite.
Comparație a metodelor comune de testare a durității în funcție de tipul de indentor, baza de măsurare și aplicația tipică.
