Статический и динамический твердомер: суть устройства и принцип работы

Твердость – способность металла сопротивляться воздействию другого, более твердого материала. Определение твердости металлов играет принципиальную роль в их обработке, анализе сплавов и сборке готовых конструкций, поэтому измеритель твердости необходим на всех этапах производства и работы с металлическими конструкциями.

Методы работы устройства

принцип работы твердомера

Существует 3 группы методов определения твердости металлов и их сплавов:

  • статические;
  • динамические;
  • косвенные.

Статическая группа методов – классические, хоть и несколько устаревшие приемы: по Бринеллю, по Роквеллу, по Кнупу, во Виккерсу. Индентор – стальной шарик или бриллиантовый наконечник – постепенно вдавливается в исследуемый материал, а после анализируется размер отпечатка. Статический твердомер демонстрирует сопротивление пластической деформации.

Динамические методы – по Бауману, по Шору, по Шварцу, по Граве, по Морину. Нагрузка индентором прикладывается ударом, а полученные результаты демонстрируют упругость и сопротивление деформации металла.

Косвенные методы позволяют оценить смежные свойства металлов, например изменения ультразвуковой частоты, и в зависимости от полученных значений определить твердость металла.

Как работает статический твердомер?

Статический твердомер Бринелля – стационарный пресс с электромеханическим приводом нагружения. Проверка твердости осуществляется подачей плавной нагрузки на исследуемый металл с последующим замером отпечатка. В качестве индентора используют стальной шарик или алмазный наконечник. Диаметр отпечатка замеряют с помощью лупы Бринелля и сравнивают полученные данные с эмпирической таблицей стандартов на метод измерения.

Твердомер Роквелла – стационарный прибор, позволяющий определить твердость металлов и сплавов по геометрическим параметрам отпечатка от взаимодействия индентора с исследуемым материалом. Эти приборы по сравнению с твердомерами Бринелля или Виккерса более просты и универсальны, так как не требуют шлифовки поверхности и замеров отпечатка с помощью лупы или микроскопа.

Основные недостатки: приборы подходят для работы в лабораторных условиях, имеют низкую мобильность из-за своих параметров и веса (минимум 200 кг), а также ряд ограничений по толщине и шероховатости материала. Если изделие крупное и его сложно доставить к твердомеру, приходится частично нарушать всю конструкцию, что может привести к порче.

Как работает динамический измеритель твердости?

как работает твердомерДинамические твердомеры – переносные устройства, которые позволяют определить упругость металла и сплавов, работают по методу отскока (по Лейбу). Осуществлять замеры можно в лабораторных, полевых или заводских условиях, прямо на поверхности детали или конструкции. Благодаря компактным размерам и небольшому весу (до 0,5 кг) контроль твердости можно проводить в труднодоступных или вогнутых местах.

Портативный динамический твердомер состоит из преобразователя (датчика) и электронного блока. После того, как датчик установлен на поверхность, нажимают спуск. Боек из датчика падает на поверхность и отскакивает от нее. Датчик улавливает скорость бойка до и после падения, передает сигнал в электронный блок. Прибор анализирует информацию и отражает на дисплее твердость по выбранной шкале.

Основные недостатки: не подходит для контроля малых объектов ( вес минимум 3 кг и толщина стенки минимум 10 мм), допустимая шероховатость поверхности не больше 20 мкм.