Penguji Kekerasan Panduan: Kaedah Rockwell dan Vickers Diterangkan
A penguji kekerasan mengukur rintangan bahan terhadap ubah bentuk plastik setempat, biasanya dengan menekan inden yang mengeras ke permukaan bahan di bawah beban terkawal dan menilai sama ada kedalaman atau saiz lekukan yang terhasil. Ujian kekerasan ialah salah satu pemeriksaan kawalan kualiti yang paling banyak digunakan dalam kerja logam, rawatan haba dan kejuruteraan bahan, memandangkan kekerasan berkait rapat dengan rintangan haus, kekuatan tegangan dan kebolehmesinan, memberikan pengilang cara yang cepat, sebahagian besarnya tidak merosakkan untuk mengesahkan bahawa sesuatu bahagian memenuhi spesifikasi bahannya.
Walaupun berpuluh-puluh kaedah dan skala ujian kekerasan wujud, Rockwell dan Vickers kekal sebagai dua yang paling banyak dinyatakan dalam tetapan industri dan makmal, masing-masing sesuai untuk jenis bahan yang berbeza, geometri bahagian, dan keperluan ketepatan. Panduan ini merangkumi cara penguji kekerasan berfungsi secara umum, cara menggunakan penguji kekerasan Rockwell langkah demi langkah dan perkara yang membezakan mesin penguji kekerasan Vickers daripada kaedah ujian lain.
Cara Penguji Kekerasan Berfungsi
Setiap penguji kekerasan, tanpa mengira kaedah, beroperasi pada prinsip asas yang sama: gunakan daya yang diketahui melalui indentor bentuk dan bahan tertentu, kemudian ukur ubah bentuk yang terhasil untuk memperoleh nilai kekerasan. Apa yang berbeza antara kaedah ujian ialah geometri inden, beban yang dikenakan dan sama ada pengukuran adalah berdasarkan kedalaman lekukan, diukur secara langsung oleh mesin, atau saiz lekukan, diukur secara optik selepas beban dikeluarkan.
Ujian Rockwell mengukur kedalaman lekukan secara langsung, menggunakan sama ada kon berlian atau bola keluli yang dikeraskan bergantung pada skala khusus yang digunakan, dan menghasilkan bacaan kekerasan hampir serta-merta kerana mesin mengira nilai secara automatik daripada perbezaan kedalaman antara aplikasi beban kecil dan utama. Ujian Vickers dan Brinell, sebaliknya, bergantung pada mengukur dimensi fizikal lekukan yang ditinggalkan di permukaan bahan, biasanya di bawah mikroskop atau dengan sistem pengukuran optik bersepadu, dan mengira kekerasan daripada kawasan lekukan yang diukur itu.
Memilih penguji dan skala kekerasan yang betul untuk bahan dan aplikasi tertentu bergantung pada faktor termasuk julat kekerasan bahan yang dijangkakan, ketebalan dan kemasan permukaan bahagian ujian, dan sama ada aplikasi memerlukan pemeriksaan lantai pengeluaran yang cepat atau ukuran gred makmal yang tepat. Piawaian ujian seperti ASTM E18 untuk Rockwell dan ASTM E92 untuk Vickers mentakrifkan prosedur, beban dan keperluan penentukuran yang tepat yang dijangka diikuti oleh pengilang dan makmal untuk mendapatkan hasil yang boleh dikesan dan berulang.
Cara Menggunakan Penguji Kekerasan Rockwell
Menggunakan penguji kekerasan Rockwell dengan betul bermula dengan menyediakan bahagian ujian: permukaan yang diuji perlu bersih, rata, dan bebas daripada skala, pengoksidaan atau ketidakteraturan permukaan yang boleh memesongkan bacaan, kerana walaupun pencemaran permukaan kecil boleh memesongkan hasil dengan ketara. Sekeping ujian diletakkan pada andas mesin, dan inden yang sesuai, sama ada kon berlian untuk bahan yang lebih keras atau bola keluli untuk yang lebih lembut, bersama-sama dengan beban khusus skala yang betul, dipilih berdasarkan jenis bahan dan jangkaan julat kekerasan yang sedang diuji.
Proses ujian itu sendiri mengikut urutan pemuatan dua langkah: beban kecil mula-mula digunakan untuk meletakkan inden dengan kukuh pada permukaan bahan dan mewujudkan titik rujukan yang stabil, selepas itu beban utama dikenakan dan ditahan untuk masa tinggal tertentu untuk membolehkan bahan bertindak balas sepenuhnya kepada daya yang dikenakan. Setelah beban utama dikeluarkan sementara beban kecil kekal, mesin mengukur perbezaan kedalaman lekukan antara dua peringkat beban, dan perbezaan kedalaman itu ditukar terus kepada nilai kekerasan Rockwell yang dipaparkan pada dail penguji atau bacaan digital.
Untuk hasil yang konsisten dan tepat, pengendali harus mengambil berbilang bacaan merentasi titik yang berbeza pada bahagian ujian dan bukannya bergantung pada satu ukuran, kerana ketidakkonsistenan bahan kecil atau variasi permukaan boleh menyebabkan bacaan individu berbeza-beza. Jarakkan mata ujian cukup jauh untuk mengelakkan gangguan daripada medan tegasan yang dicipta oleh lekukan bersebelahan, dan mengekalkan penentukuran penguji melalui pengesahan biasa dengan blok ujian yang diperakui, adalah kedua-dua amalan penting untuk menghasilkan data kekerasan Rockwell yang boleh dipercayai dari semasa ke semasa.
Mesin Penguji Kekerasan Vickers: Bagaimana Ia Berbeza
A Mesin penguji kekerasan Vickers menggunakan indentor berlian berbentuk tepat dalam bentuk piramid berasaskan segi empat sama, ditekan ke dalam permukaan bahan di bawah beban terpilih, dan tidak seperti ujian Rockwell, nilai kekerasan dikira daripada panjang pepenjuru yang diukur lekukan yang tertinggal dan bukannya dari kedalaman lekukan yang diukur semasa ujian itu sendiri. Pendekatan pengukuran optik ini memerlukan mikroskop bersepadu atau sistem kamera yang mampu mengukur pepenjuru lekukan dengan ketepatan tinggi, kerana ralat pengukuran yang kecil pun diterjemahkan terus kepada ketidaktepatan nilai kekerasan.
Salah satu kelebihan utama ujian Vickers ialah julat kekerasan terpakai yang sangat luas dan keupayaannya untuk menguji spektrum bahan yang luas, daripada logam yang sangat lembut kepada bahan yang sangat keras dan rapuh, menggunakan geometri inden yang sama di seluruh, yang tidak berlaku dengan ujian Rockwell, di mana skala berbeza memerlukan indentor dan beban yang berbeza untuk julat kekerasan yang berbeza. Fleksibiliti ini menjadikan penguji Vickers sangat berharga dalam penyelidikan dan persekitaran kawalan kualiti yang mengendalikan pelbagai jenis bahan dan tahap kekerasan tanpa perlu menukar konfigurasi peralatan.
Mesin penguji kekerasan Vickers moden semakin menggabungkan perisian pengukuran optik automatik yang menangkap imej lekukan dan mengira ukuran pepenjuru dan nilai kekerasan yang terhasil secara automatik, dengan ketara mengurangkan subjektiviti pengendali yang dahulunya merupakan pengehadan pengukuran berasaskan mikroskop manual. Automasi ini telah menjadikan ujian Vickers jauh lebih pantas dan lebih konsisten daripada pendekatan pengukuran manual yang terdahulu, sambil mengekalkan ketepatan halus dan kebolehgunaan bahan yang luas yang menjadikan Vickers menguji kaedah pilihan untuk ujian kekerasan mikro salutan nipis, bahagian kecil dan lapisan permukaan yang dikeraskan kotak.
Perbandingan kaedah ujian kekerasan biasa mengikut jenis inden, asas pengukuran dan aplikasi biasa.
