Onko sinulla koskaan ollut tällaista kokemusta?
Otat suunnitelman ja näet kohdan "Quenching & Tempering: 220-255 HBW." Juuri kun luulet saavasi sen, seuraava piirros määrittää "Sammutus: 58-62 HRC." Sitten seuraavalla sivulla - yllätys - se vaatii "Pinnan kovuus > 700 HV". Alkaako pää pyörähtämään vähän? Kirjaimet näyttävät samanlaisilta, mutta jotenkin erilaisilta.
Et ole ainoa, joka on hämmentynyt. Monet ihmiset yksinkertaisesti muistavat kirjaimet ulkoa ymmärtämättä, miten mittaukset tehdään tai missä kutakin menetelmää käytetään parhaiten.
Käytetään tänään yksinkertaista, suoraviivaista kieltä paljastamaan näiden neljän "kovuuden raskassarjan" todellinen luonne. Näin tiedät tarkalleen, mitä katsot seuraavan kerran, kun näet ne.
Testauskoneet|Kovuusmittarit|Metallografisen näytteen valmistelun tekniset tiedot – Shanghai Zhongyan Instrument Manufacturing Factory
Vertailukuva neljästä kovuusmittarityypistä
I. Brinell Hardness (HBW): Paina suuren sisennyksen, katso koko kuvaa
Yksinkertaisesti sanottuna Brinellin kovuustesti perustuu "raakaan voimaan".
Sementoitu kovametallipallo (sisäke) painetaan tiukasti metallipintaan ja tuloksena olevan pyöreän syvennyksen koko mitataan. Mitä pienempi syvennys, sitä kovempi materiaali.
Ajattele sitä kuin suuren rautapallon painamista taikinapalaksi: mitä matalampi ja pienempi syvennys, sitä "kovempaa" (kimmoisempaa/kiinteämpää) taikina on ja sitä vaikeampi se on puristaa.
Tämän menetelmän etuna on, että se arvioi materiaalin kokonaisuutena. Koska syvennys on suhteellisen suuri, mitattu kovuus edustaa keskiarvoa tietyllä alueella, heijastaen tarkasti materiaalin todellista kokonaislujuutta. Pienet sisäiset epäjohdonmukaisuudet eivät heikennä sitä, mikä tekee tuloksista erittäin vakaita.
Joten missä Brinellin kovuutta käytetään parhaiten?
Suuret komponentit ja raakavalut: Kuten valetut moottorilohkot tai suuret vaihteistoaihiot.
Pehmeät materiaalit: Kuten käsittelemätön teräs, valurauta ja kupari- tai alumiiniseokset.
Kokonaissuorituskykyä vaativat osat: Kuten akselin osat, jotka on karkaistu ja karkaistaan.
Tyypillinen merkintä: 220-255 HBW (yleisimmin karkaistuilla ja karkaistuilla teräksillä, kuten 45-teräs). Brinell-kovuustestiä käytetään yleensä materiaaleille, joiden kovuus on enintään 650 HBW.
II. Rockwell Hardness (HRC): Tee pieni sisennys, mittaa syvyys
Rockwellin kovuusmenetelmä toimii täysin päinvastoin kuin Brinell-menetelmä. Sen sijaan, että se mittaa syvennyksen halkaisijaa, se mittaa tunkeutumissyvyyttä.
Se alkaa kohdistamalla pintaan pieni esijännitysvoima, jota seuraa suurempi pääkuorma; lopuksi pääkuorma poistetaan ja elastisen palautumisen määrä (kuinka paljon sisennys joustaa takaisin) mitataan. Mitä vähemmän se jousta takaisin, sitä syvemmälle se tunkeutuu, mikä viittaa pehmeämpään materiaaliin.
Voit visualisoida sen näin: painat neulan puuhun. Mitä matalammin neula tunkeutuu, sitä kovempaa puu on. HRC-testissämme käytetään timantista valmistettua "neulaa" (kartiomainen sisennys).
Tämän menetelmän etuja ovat nopeus, tarkkuus ja tehokkuus. Tulokset saadaan sekunneissa, ja painauma on niin pieni, että se ei käytännössä aiheuta vaurioita työkappaleen pintaan.
Siksi Rockwell Harness (HRC) on suunniteltu erityisesti "korkean{0}} kovuuden materiaaleille", erityisesti valmistuksessa yleisille materiaaleille:
Karkaistut teräsosat: muotit, leikkuutyökalut, laakerit ja hammaspyörän hampaat.
Jälki-lämpökäsittelyn-tarkastus: nopea tarkastus paikan päällä-pajassa paljastaa välittömästi, vastaako lämpökäsittely vaatimuksia.
Tyypillinen merkintä: 58–62 HRC (yleisin karkaisulle muottiteräkselle ja laakeriteräkselle).
Rockwell-asteikkoja on useita. HRC-vaaka käyttää 150 kg:n kuormaa ja kattaa alueen 20 HRC - 70 HRC. Jos materiaali on liian pehmeää (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC), timantti sisennys voi vaurioitua, mikä edellyttää vaihtamista HRA-asteikolle.
HRA-asteikko soveltuu sementoiduille karbideille ja hiiletylle teräkselle, kun taas HRB soveltuu miedolle teräkselle, alumiiniseoksille ja kupariseoksille. Väärän mittakaavan valinta tekee tuloksena olevista tiedoista hyödyttömiä.
Erilaisten materiaalien kovuuden mittausmenetelmien testausperiaatteet ja sovellukset – TestDog (Scientific Research Services)
III. Vickers Hardness (HV): Paina kevyesti, tutki ohuita kerroksia
Vickersin kovuus muistuttaa Brinell-menetelmää, mutta tarjoaa huolellisen tarkkuuden. Se käyttää neliönmuotoisen-pyramidin muotoista timanttia; alas painettuna se jättää siistin neliön muotoisen-syvennyksen materiaalin pintaan. Mikroskoopilla mitataan neliön diagonaalin pituus, jolloin kovuusarvo voidaan laskea.
Voit visualisoida sen käyttämällä pientä timanttia, joka painaa kevyesti neliömäisen merkin materiaalin pintaan. Tämä merkki on niin pieni, että sitä tuskin huomaa paljaalla silmällä.
Vickers-kovuustestin suurimmat edut ovat sen monipuolisuus ja tarkkuus.
Laaja valikoima: Se voi testata materiaaleja erittäin pehmeistä erittäin koviin, ja se käyttää yhtenäistä asteikkoa-toisin kuin Rockwell-testi, joka on jaettu useisiin eri asteikoihin.
Säädettävä kuorma: Voit käyttää suurta voimaa irtomateriaalin testaamiseen tai hyvin pientä voimaa tietyn paikallisen alueen testaamiseen.
Suuri tarkkuus: Koska sisennys on pieni, se mahdollistaa erittäin kohdistetun testauksen.
Vickersin kovuusasteikko kattaa laajan alueen-muutamasta HV:stä 3000 HV:hen-, joten se on tarkin yleisimmistä kovuustesteistä.
Näin ollen se on erinomaista edistyneen valmistuksen kannalta kriittisten "pintaominaisuuksien" analysoinnissa:
Ohuet levyt ja ohutseinäiset{0}}komponentit: kuten juomatölkkien alumiiniseinät tai matkapuhelimen kotelot.
Pinta{0}}käsitellyt kerrokset: Se mittaa tarkasti hiiletettyjen, nitrattujen tai galvanoitujen kerrosten kovuuden.
Mikro-komponentit: Tarkkuusosat, jotka ovat kynnen kokoisia; kun muut kovuusmittauslaitteet saattavat vaikeuksia päästä niihin käsiksi, Vickers-testi käsittelee ne helposti.
Typical notation: >700HV0,5 ("0,5" tarkoittaa 0,5 kg:n testivoimaa, jota käytetään yleisesti nitratuille pinnoille).
Vickersin painaumien vaikutus paineettomien kiinteän{0}}tilasintratun piikarbidikeramiikan mekaanisiin ominaisuuksiin
IV. Shore Hardness (HS): pomppiva pallo-havainnoimassa palautumista
Kolme edellistä menetelmää sisältävät "staattisen" sisennyksen, kun taas Shore-kovuus on "dynaaminen".
Menetelmä on varsin mielenkiintoinen: pienen timanttikärjen sisältävän painon annetaan pudota vapaasti tietystä korkeudesta materiaalin pinnalle ja mitataan sen pomppauksen korkeus. Mitä korkeampi palautus, sitä kovempi materiaali.
Voit visualisoida sen näin: jos pudotat pomppivan pallon betonilattialle, se pomppii korkealle, mutta jos pudotat sen puuvillalle, se pomppii tuskin ollenkaan. Shore-kovuus toimii samalla periaatteella. Tämän menetelmän etuna on, että se on erittäin kannettava ja -tuhoamaton. Instrumenttia on helppo kuljettaa mukana, eikä se jätä merkittäviä jälkiä työkappaleeseen.
Siksi sitä käytetään ensisijaisesti:
Erittäin suuret ja raskaat työkappaleet: kuten massiiviset valssausrullat (painot satoja tonneja), suuret turbiinien akselit ja jättimäiset takeet. Näitä esineitä on yksinkertaisesti mahdotonta siirtää pöytäkoneen kovuusmittariin mittausta varten.
Paikan päällä-testaus: materiaalin kovuuden nopea määrittäminen suoraan työpajan lattialla tai ulkovarusteiden huollon aikana.
Shore-kovuusmittari on kädessä pidettävä laite, joka soveltuu erityisesti metallurgian ja raskaan koneteollisuuden keskisuurille{0}}--suurille työkappaleille, kuten rullille, kampiakselille ja erittäin{2}}suurille vaihteille.
Erityishuomautus: Valmistuksessa käytetty Shore-kovuus (HS) on täysin erilainen kuin kumin ja muovin Shore-kovuus (HA/HB)! Vaikka nimet eroavat vain yhdellä merkillä, taustalla olevat periaatteet ja testattavat materiaalit ovat täysin erilaisia-, joten älä sekoita niitä.
Kuinka valitset kannettavan Leeb-kovuusmittarin?
Kuinka tarkalleen pitäisi valita? Kysy itseltäsi kolme kysymystä.
Nyt kun olet nähnyt näiden neljän "asiantuntijan" erikoisuudet, onko kuva selkeämpi? Kerrataan, kuinka voit tehdä nopean päätöksen todellisessa{0}}työskenaariossa:
1. Kokonainen vai osa?
Kokonaissuorituskyky, raakavalut/takot, suuret komponentit → HBW
Korkea kovuus, karkaistut osat, valmiiden tuotteiden nopeat pistokokeet → HRC
2. Ohut kerros vai pieni pala?
Pintahiiletyt kerrokset, pinnoitteet, ohuet levyt, pienet osat → HV
3. Paikan päällä-vai laboratoriossa?
Massiiviset komponentit (satoja tonneja), hätätestaus-työmaalla → HS
Ongelma, joka aiheuttaa monille päänsärkyä
Joskus saatat huomata, että sama materiaali on määritelty eri tavalla samassa suunnitelmassa tai useissa teknisissä asiakirjoissa,-joissa on 220–255 HBW yhdessä paikassa ja 22–28 HRC toisessa. Tarkoittaako nämä kaksi eritelmää samaa asiaa?
Tässä on johtopäätös etukäteen: Vakiokarkaisulle-ja-karkaistulle teräkselle (kuten 45-teräs) HBW:n määrittäminen on yleisin ja suositeltavampi käytäntö.
Syy on yksinkertainen: karkaisun ja karkaisun tavoitteena on saavuttaa vakaat ominaisuudet koko osassa -sekä pinnalla että ytimellä. Brinell (HBW) -testi luo suuren sisennyksen ja mittaa materiaalin yleisen keskimääräisen tilan, joka vastaa täydellisesti tätä vaatimusta. Lisäksi kansalliset standardit suosittelevat Brinell-menetelmän käyttöä ensisijaisesti materiaaleille, joiden kovuus on alle 450 HBW.
Joten miksi jotkut ihmiset määrittelevät edelleen HRC:n?
On olemassa muutamia mahdollisia syitä: osa saattaa olla liian pieni, mikä tekee Brinellin sisennysestä liian suuren mitattavaksi; työpaja saattaa olla tottunut käyttämään Rockwellin testaajia (niiden nopeuden vuoksi); tai käytäntö voi yksinkertaisesti johtua vanhemmista suunnittelupiirustuksista. Arvojen osalta alue 220–255 HBW muuntuu noin 20–26 HRC:ksi, mikä on hyvin linjassa 22–28 HRC:n kanssa.
Tässä on pikaopas: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
Loppujen lopuksi kumpikaan menetelmä ei ole täysin oikea tai väärä; pikemminkin ne heijastavat erilaisia lähestymistapoja tarkastukseen.
