производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр
Як виміряти твердість матеріалу за допомогою твердоміра за Брінелем

Випробування на твердість - це широко використовуваний метод визначення здатності матеріалу чинити опір пружній деформації, пластичній деформації і (або) руйнуванню в поверхневому шарі. Вимірювання твердості є одним з широко поширених видів механічних випробувань металів.

Випробування на твердість виконуються швидко і не вимагають складних зразків. Крім того, дані випробувань на твердість дозволяють в деяких випадках судити про інші механічні властивості металів (наприклад, про межі міцності). Тому випробування на твердість широко застосовуються на практиці.

В даний час є безліч традиційних методів для перевірки твердості матеріалу. Вони включають в себе тести на подряпини або тестування поверхонь матеріалів алмазами. З настанням глобальної індустріалізації і цифрової епохи ці методи більше не застосовуються, оскільки існує потреба в більш ефективних і заощаджуваючих час методах. Тому розробляються більш досконалі методи і пристрої для випробування матеріалів. Вимірювання твердості вдавленням - один з найпростіших і надійних методів визначення твердості матеріалу. Твердість вимірюється шляхом навантаження індентора певної геометрії і властивостей на випробовуваний матеріал протягом певного часу. Вимірювання проводять або за глибиною проникнення, або за розмірами отриманого відбитка або вдавлення.

Наприклад, твердомір за Брінелем являє собою пристрій для випробування матеріалів, в якому використовується дуже високе постійне навантаження або сила, які зазвичай складають від 500 до 3000 кгс. Силу слід прикладати до поверхні матеріалу протягом 10-30 секунд за допомогою кульки з карбіду вольфраму діаметром 5 або 10 мм.

Вимірювання твердості за методом Брінелля - це випробування в основному призначені для випробування великих деталей, таких як труби великого діаметра, поковки і виливки двигунів, оскільки вони мають зернисту структуру, занадто грубу для інших методів випробувань.

Метод випробування на твердість за Брінелем

При практичному визначенні твердості різними методами навантаження P по теперішній час прийнято ставити в кгс.

При визначенні твердості цим методом сталеву кульку певного діаметра D вдавлюють в тестований зразок під дією навантаження Р, прикладеного перпендикулярно до поверхні зразка, протягом певного часу (Мал. 1).

Після зняття навантаження вимірюють діаметр відбитка d. Число твердості за Брінелем позначається буквами НВ, і його визначають шляхом ділення навантаження Р на площу поверхні сферичного відбитка F.

Малюнок 1. Схема вимірювання твердості за Брінелем

Для зручності є таблиці чисел твердості за Брінелем і залежно від діаметра кульки D, діаметра відбитка d і навантаження Р.

У якості індентора використовують поліровані (Ra <0,04 мкм) кульки зі сталі ШХ15 з номінальними діаметрами D = 1; 2; 2,5; 5 і 10 мм, останні вважаються кращими, що забезпечують більшу точність вимірювання твердості (особливо при вимірюванні твердості чавуну або крупнозернистих сплавів).

Мінімально допустима товщина зразка для коректного вимірювання твердості НВ повинна бути не менше десятиразової глибини відбитка h. Випробування проводять при кімнатній температурі за відсутності вібрацій і ударів. Час витримки під навантаженням т для чорних металів становить 10 ... 15 с, а для кольорових металів і сплавів від 10 до 180 с. Навантаження на індентор вибирають з урахуванням співвідношення К = Р/D2:

Метали і сплави К, кгс/мм2
Сталь, чавун та інші високоміцні сплави 30
Мідь, нікель і їх сплави 10
Алюміній, магній та їх сплави 5

Наприклад, при випробуванні сталей і чавунів при діаметрі кульки D = 10 мм навантаження повинне бути 3000 кгс, а час витримки під навантаженням 10 ... 15 с. Число твердості в цьому випадку позначається цифрами зі стоячим після них символом НВ (наприклад, 250 НВ). Іноді після букв НВ вказують умови випробувань - НВ D / P / τ, наприклад: 250 НВ 5/750/25 - твердість за Брінелем 250, отримана при діаметрі кульки D = 5 мм, навантаженні Р = 750 кгс і часу витримки під навантаженням т = 25 с.

Вимірювання твердості за Брінелем не рекомендується застосовувати для сталі з твердістю більше 450 НВ, а для кольорових металів понад 200 НВ. Для визначення твердості зазвичай використовують рівняння (1).

У наведеному вище рівнянні BHN = число твердості за Брінелем. Число збільшується з більш твердими матеріалами.

P=прикладене навантаження
D=діаметр індентора
d = діаметр вдавлення

Слід зазначити, що помилки вимірювання можуть виникати навіть при виконанні вимірювань в ідеальних умовах. Це може бути через відмінності в операторах, що виконують вимірювання, або через людські помилки. Для вирішення цих проблем розроблені автоматичні оптичні приціли Брінеля на базі комп'ютера. Ці оптичні приціли послідовно аналізують вдавлення, використовуючи програмне забезпечення для обробки зображень і програму аналізу зі скануванням відео високої роздільної здатності. Розмір відступу визначається виміром двох діагоналей круглого відступу.

Переваги вимірювання твердості за Брінелем

Вимірювання твердості за Брінелем має багато переваг у порівнянні з іншими методами.

Широка сфера застосування

Даний метод широко використовується в машинобудуванні та металургії, оскільки з його допомогою можна контролювати майже всі метали. У той час як інші випробування покладаються тільки на встановлене навантаження для випробування металу, незалежно від того, чи є він крихким або твердим, випробування на твердість за Брінелем дозволяє операторам вибрати відповідну випробувальне навантаження і розмір кулі в залежності від типу металу, що підлягає випробуванню. Випробування на твердість за Брінелем зазвичай носить неразрушающий характер, оскільки в випробуванні використовується сфера для рівномірного розподілу тиску по поверхні матеріалу. Це спрощує вимірювання твердості щодо великих випробувальних поверхонь.

Точність і легкість вимірювання

Вимірювання твердості матеріалу полягає в тому, що обчислені значення числа твердості за Брінелем з постійними значеннями, використовуваними для конкретного матеріалу, спрощують розрахунок міцності на розрив цього матеріалу. Оскільки вм'ятину спостерігають під мікроскопом, результати виходять дуже точними і надійними.

Якщо Ви хочете отримати додаткову інформацію від наших фахівців по стаціонарному твердоміру за Брінелем UIT HBW-1 або ж визначити твердість виробів за методами Брінеля, Вікерса або Роквела, залиште свої контактні дані нижче:

Контакти

З 2011 року науково-виробниче підприємство «УКРІНТЕХ» успішно працює і розвивається в області контролю якості матеріалів та промислових виробів.

Контакти

ТОВ НВП "Укрінтех":
м.Харків, вул.Ковтуна, буд.50, корпус "А-5"

Для пошти:
а/с 2304, Харків-1, 61001, Україна

ТОВ НВП "Укрінтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНД Лабораторія"
+38 (098) 262-48-92

Компанія

Виробництво і постачання
випробувального обладнання, устаткування для металографії, приладів НК та ін.

Сервісний центр
Ремонт, сервісне обслуговування і модернізація обладнання.

Центр незалежних досліджень

Акредитована випробувальна лабораторія.