Pomiary twardości (HT)

Pomiary twardości należą do metod inwazyjnych i w zależności od wyboru techniki pomiaru mogą być wykonywane w warunkach laboratoryjnych urządzeniem stacjonarnym lub w warunkach polowych z wykorzystaniem twardościomierzy przenośnych-dynamicznych. Technika pomiarów jest prosta. Odpowiednio przystosowane urządzenie jest wgniatane w powierzchnię badaną, a następnie wykonany w ten sposób odcisk jest mierzony. Wyniki z pomiarów twardości wyrażane są w różnych jednostkach (HV, HB, HRC, HL, HS, HRB), w zależności od zastosowanej metody pomiaru. Pomiary z wykorzystaniem twardościomierzy przenośnych niosą ze sobą wiele korzyści, głównie ze względu na mobilność urządzenia, a co za tym idzie możliwość wykonywania pomiarów na hali produkcyjnej, w odległych, często trudno dostępnych miejscach, na konstrukcjach, której gabaryty znacznie przekraczają możliwości urządzeń stacjonarnych. W 2018 roku dokonaliśmy zakupu twardościomierza ultradźwiękowego, który dzięki metodzie HV1 pozwala na pomiary elementów o małej masie oraz cienkościennych.

Charakterystyka twardościomierzy ultradźwiękowych

Twardościomierze ultradźwiękowe stanowią alternatywę dla tradycyjnych metod pomiaru twardości, takich jak metoda Brinella czy Rockwella. Ich zastosowanie pozwala na uniknięcie destrukcyjnego wpływu na badany przedmiot, gdyż powodują jedynie niewielkie, mikroskopijne wgłębienia na powierzchni materiału. Dzięki temu można wykorzystać je do badań na delikatnych lub cennych elementach, gdzie zachowanie integralności powierzchni jest kluczowe.

Twardościomierz ultradźwiękowy działa na zasadzie drgającego pręta zakończonego wgłębnikiem Vickersa, który wprowadza się w próbkę z określoną siłą i częstotliwością ultradźwiękową. W momencie kontaktu z materiałem i powstania wgłębienia częstotliwość rezonansowa pręta ulega zmianie. Na podstawie tego przesunięcia urządzenie określa twardość Vickersa badanego materiału. Pomiar ten nie wymaga stosowania optyki, co upraszcza proces badawczy. Twardościomierze ultradźwiękowe mają jednak pewne ograniczenia, takie jak minimalna masa i grubość badanego przedmiotu, jednak oferują szybkość pomiaru oraz możliwość przechowywania dużej ilości danych w pamięci urządzenia. Oferujemy również badania wizualne.

Kiedy wykonać badanie twardości stali?

Badanie twardości stali jest niezbędnym procesem, jego celem jest określenie właściwości mechanicznych materiału. Wykonanie tego badania pozwala na ocenę jakości stali oraz jej przydatności do różnych zastosowań. Istnieje kilka okoliczności, w których warto je przeprowadzić. Przede wszystkim powinno się je wykonać podczas procesu produkcji, aby sprawdzić, czy materiał spełnia wymagania norm i specyfikacji technicznych. Ponadto badanie twardości jest również ważne w przypadku naprawy lub modernizacji konstrukcji stalowych, gdyż pozwala ocenić stan materiału oraz możliwość jego dalszego użytkowania.

Warto również pamiętać o regularnym badaniu twardości stali w trakcie eksploatacji maszyn i urządzeń, aby monitorować ich stan techniczny i zapobiegać ewentualnym awariom. Badanie twardości może być również stosowane w celu oceny wpływu obróbki cieplnej lub mechanicznej na właściwości stali. W takim przypadku badanie przeprowadza się przed i po obróbce, co pozwala na ocenę skuteczności zastosowanego procesu i ewentualne dostosowanie parametrów obróbki. W każdym z wymienionych przypadków badanie twardości stali jest kluczowym elementem kontroli jakości i zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania materiału.

Ograniczenia różnych metod pomiaru twardości

Badanie twardości stali może być przeprowadzone za pomocą różnorodnych metod i narzędzi, jednak każda z nich ma swoje ograniczenia. Pomimo ciągłego rozwoju technik pomiarowych nadal istnieją pewne bariery, które wpływają na dokładność i precyzję pomiarów.

Przykłady ograniczeń znanych metod badania twardości obejmują m.in. zależność metody Vickersa od chropowatości materiału, co może wpłynąć na możliwość wykonania pomiarów. W przypadku metody Rockwella ograniczeniem jest konieczność przeprowadzania badań na gładkiej i czystej powierzchni, co może być utrudnieniem w praktyce. Z kolei metoda Brinella nie pozwala na przeprowadzenie pomiarów na cienkościennych materiałach, co stanowi istotne ograniczenie w niektórych zastosowaniach. Wszystkie te metody mają wspólną cechę – przy użyciu tradycyjnych narzędzi pomiarowych czasem trudno jest wstępnie dobrać właściwą metodę badania twardości.