Методы измерения твердости

Методы измерения твердости

Колмаков А.Г., Терентьев В.Ф., Бакиров М.Б.

Интермет Инжиниринг, 2005 г.

6. ОБЗОР ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

 

Выпуском твердомеров занимается достаточно много фирм развитых стран. Однако в настоящее время в России имеются представительства всего нескольких фирм, имеющих достаточно хорошую многолетнюю репутацию поставщиков качественного оборудования для измерения твердости. Это представительства фирм INSTRON, Zwickи LECO, которые обеспечивают своевременное гарантийное и сервисное обслуживание приборов и их производство. Следует отметить, что такие фирмы, как Zwickи особенно INSTRON, в последнее время поглотили ряд производителей известных ранее марок твердомеров. Качественные приборы для кинетического метода определения твердости и приборов переносного типа, пользующихся заслуженным спросом не только у нас в стране, но и в других индустриально развитых государствах, производятся в ВНИИАЭС (г. Москва). Производство приборов для измерения твердости методами Роквелла, Виккерса и Бринелля осуществляет также ОАО ТОЧПРИБОР (г. Иваново). Следует отметить, что по точности последние уступают твердомерам фирмы FNSTRONдо 5-10 раз и отличаются более грубым исполнением корпуса.

Приборы для измерения твердости выпускаются в аналоговом исполнении (измеряемый параметр выдается без дополнительной обработки), оснащенные микропроцессором (частичная или полная автоматизация процесса измерений, цифровые выходные шины для выдачи данных на принтер или компьютер). Некоторые модели имеют встроенный минипринтер (возможности по обработке измеряемой величины, в том числе выдача значений твердости, статистическая обработка данных, пересчет числе твердости в другие шкалы) с компьютерным управлением (управление процессом измерения и обработки экспериментальных данных производится посредством персонального компьютера).

Выпускаются модели твердомеров, специализированные как под конкретный метод измерения твердости, так и универсальные. Последние могут проводить измерения несколькими методами, причем чаще всего комбинируются методы Виккерса и Бринелля, как сходные по физическому смыслу. Следует также отметить, что приборы для измерения микротвердости очень часто обозначаются как приборы для измерения твердости по методу Виккерса при малых нагрузках, кроме того, ряд приборов позволяет измерять твердость по Виккерсу в достаточно большом диапазоне нагрузок, в том числе и в области микротвердости.

Ниже представлен обзор оборудования, представляющего наибольший интерес для лабораторий, обслуживающих производства и научно-исследовательские учреждения.

6.1. Твердомеры для измерения по методу Роквелла

Фирма LECOвыпускает твердомеры серии LRдля измерения твердости по Роквеллу с нагрузками от 15 до 150 кгс.

Фирма INSTRON(подразделение Wilson&Wolpert) выпускает аналоговый твердомер модели 500MRAдля измерения твердости по шкалам Роквелла А, В, С и Fс нагрузками 60, 100 и 150 кгс (рис. 6.1, а). Погрешность измерения твердости не превышает 0,5 единиц. Отличительная особенность данной модели - наличие микропроцессора, отвечающего за регулировку времени приложения нагрузки, учитывая при этом время на опускание и подъем грузов. Эта опция позволяет существенно упростить работу оператора и исключает вероятность ошибочной оценки времени нагружения. Данная модель может применяться в научных лабораториях и в цеховых лабораториях контроля качества. Твердомер имеет прочную конструкцию, простой формы, легко калибруется и обслуживается персоналом.

Отечественным аналогом описанного выше прибора может служить модель TP5006М, обеспечивающая измерения твердости по шкалам Роквелла А, В и С с нагрузками 60,100 и 150 кгс (рис. 6.1, д), но отличающаяся более неудобной эксплуатацией, худшими точностными показателями (погрешность измерения 1-2 единицы) и чрезмерными массогабаритными характеристиками. В качестве дополнительно заказываемой опции ОАО ТОЧГТРИБОР поставляет комплект дооборудования этого прибора для измерения твердости по Бринеллю.

Цифровым твердомером от фирмы INSTRONмодели 600MRDизмеряют твердость по шкалам Роквелла: А, В, С, D, Е, F, от Gдо R, Sи V с нагрузками 60, 100 и 150 кгс и предварительной нагрузкой 10 кгс (рис.6.1, б). Прибором проводят измерения твердости по всем разновидностям метода Роквелла, включая метод Супер-Роквелла. Погрешность измерения твердости 0,1 единицы. Отличительная особенность данной модели - наличие микропроцессора, отвечающего за полностью автоматический процесс измерения твердости. Оператор должен только подвести индентор к образцу, дальнейший процесс испытания идет без участия пользователя, причем имеется возможность скорректировать значения твердости для цилиндрических образцов, можно производить отбор годных образцов, предварительно введя в прибор критерии отбора по допустимой твердости. Прибор может предоставлять отчет со статистикой, используя встроенный мини-принтер, Также существует возможность перевода величин твердости в другие шкалы Бринелля, Виккерса и т. д. Использование такой модели позволяет существенно ускорить процесс испытания на потоке, значительно снизить утомляемость оператора, а также возможность его влияния на корректность процедуры проведения испытания. Твердомер имеет прочную конструкцию, простой формы, легко калибруется и обслуживается персоналом.

Отдаленными аналогами данного прибора могут служить отечественные приборы ТР5014-01 (рис. 6.1, е) и 2143ТРС-М (рис. 6.1, ж), выпускаемые ОАО ТОЧПРИБОР. Первая модель обеспечивает измерения твердости по шкалам Роквелла А, В и С с нагрузками 60, 100 и 150 кгс при погрешности измерения твердости 1-2 единицы. Электронный блок обеспечивает только автоматическое приложение основной нагрузки (но не предварительной) с ограниченной математической обработкой результатов измерений (например, разбраковку). Прибором 2143ТРС-М (рис. 6.1, ж) измеряют твердости по шкалам Роквелла N и Τ (метод Супер-Роквелла) с нагрузками 15, 30 и 45 кгс при погрешности измерения твердости 2-3 единицы. Электронный блок обеспечивает частичную автоматизацию процесса измерения, проведение разбраковки и простой статистической обработки серии результатов измерений.