Panduan Pengujian Kekerasan Logam: Rockwell, Shore, & Methods

Kekerasan ialah ukuran ketahanan bahan terhadap lekukan kekal. Dalam ujian kekerasan logam, jawapan kepada cara kekerasan diukur adalah mudah: indenter piawai ditekan ke permukaan di bawah beban yang tepat, dan saiz atau kedalaman tera ditukar kepada nombor kekerasan . Untuk ujian kekerasan keluli di tingkat pengeluaran, kaedah Rockwell adalah pilihan yang amat menggalakkan, dengan 60 HRC mewakili keluli alat yang dikeraskan biasa dan 25 HRC mewakili keluli lembut yang lembut dan boleh dimesin . A Penguji kekerasan United Rockwell ialah instrumen digital khusus yang mengautomasikan ujian ini, memberikan keputusan dalam beberapa saat. Untuk bahan yang lebih lembut, bukan logam, Penguji kekerasan pantai mengukur penembusan indentor bermuatan spring dan penting untuk elastomer dan polimer. Artikel ini menyediakan penerokaan kaedah-demi-kaedah praktikal bagi kaedah pemeriksaan kekerasan, daripada teknik Brinell dan Vickers klasik kepada penguji lantunan mudah alih, dengan contoh kekerasan keluli konkrit.

Bagaimana Kekerasan Diukur: Prinsip Asas

Semua kaedah pengukuran kekerasan statik berkongsi urutan yang sama: indentor bagi geometri yang diketahui ditekan ke dalam bahan pada daya dan kadar terkawal, daya ditahan untuk masa tinggal yang ditentukan, dan kemudian lekukan diukur. Nombor kekerasan diperolehi sama ada daripada kedalaman penembusan atau luas permukaan tera. Tiga jenis inden yang paling biasa ialah kon berlian, keluli keras atau bola karbida, dan piramid berlian. Perbezaan penting antara kaedah terletak pada gabungan indentor, daya gunaan, dan pendekatan pengukuran.

Dalam ujian kekerasan metalurgi, proses menghasilkan lebih daripada sekadar nombor. Ia mencerminkan kekuatan hasil bahan, kadar pengerasan kerja, dan struktur mikro. A Ujian Brinell pada tuangan berbutir kasar , sebagai contoh, purata kekerasan pelbagai butir, manakala a Lekukan mikro Vickers pada 0.5 kgf boleh mengasingkan kekerasan karbida sempadan butir tunggal. Memahami prinsip pengukuran adalah langkah pertama untuk memilih ujian yang betul.

Ujian Kekerasan Rockwell: Piawaian Industri untuk Logam

Ujian kekerasan Rockwell ialah kaedah ujian kekerasan logam yang dominan untuk persekitaran pengeluaran kerana ia pantas, tidak merosakkan pada skala makro, dan tidak memerlukan pengukuran optik. Ujian ini berfungsi dengan terlebih dahulu menggunakan beban kecil (biasanya 10 kgf) untuk meletakkan indentor dan mewujudkan rujukan sifar. Beban utama (60, 100, atau 150 kgf) kemudiannya dikenakan dan seterusnya dikeluarkan, hanya meninggalkan beban kecil. Kekerasan dibaca terus daripada paparan dail atau digital sebagai fungsi songsang bagi peningkatan kedalaman kekal . Kitaran ujian biasa mengambil masa kurang daripada lima saat.

Skala yang paling biasa ialah HRC dan HRB. HRC menggunakan indentor kon berlian dan beban utama 150 kgf dan is used for hardened steels and titanium alloys. HRB menggunakan bola karbida 1/16 inci dan beban utama 100 kgf untuk bahan yang lebih lembut seperti aloi kuprum dan keluli tidak dikeraskan. Contoh kekerasan Rockwell yang membimbing kebanyakan industri ialah spesifikasi gear yang dikeraskan kotak pada 58–62 HRC , yang memberikan rintangan haus yang optimum tanpa kerapuhan yang berlebihan.

Ujian Kekerasan Keluli dan Contoh Kekerasan Rockwell Biasa

Ujian kekerasan keluli ialah aplikasi penguji kekerasan bangku yang paling kerap, dan nilai Rockwell berfungsi sebagai bahasa universal untuk menentukan rawatan haba. Jadual di bawah memberikan contoh langsung dan praktikal kekerasan untuk keadaan keluli biasa. Nilai ini adalah yang diharapkan oleh jurutera kualiti apabila meletakkan sampel pada a Penguji kekerasan United Rockwell .

The United Rockwell Penguji Kekerasan : Penyelesaian Bangku Praktikal

The Penguji kekerasan United Rockwell ialah jenama khusus penguji kekerasan bangku digital yang digunakan secara meluas dalam ujian kekerasan metalurgi dan jaminan kualiti. Model dalam Siri TRU Bersatu melaksanakan semua skala Rockwell biasa dan cetek, termasuk HRC, HRB dan HRN/T, dengan sistem aplikasi daya gelung tertutup yang memastikan ketepatan lebih baik daripada tambah atau tolak 0.5 HRC . Instrumen ini mengautomasikan tempat duduk beban kecil, aplikasi beban utama, jujukan tinggal dan pemunggahan dengan menekan butang, menghapuskan pengaruh pengendali pada hasilnya. Untuk ujian kekerasan keluli, ini bermakna seorang juruteknik boleh menguji sekumpulan 50 sampel aci dan mendapatkan nombor yang konsisten dan berulang tanpa pengukuran optik. Paparan digital penguji menunjukkan nilai kekerasan secara langsung, dan data boleh dieksport untuk kawalan proses statistik, menjadikannya alat pusat dalam mana-mana perpustakaan kaedah pemeriksaan kekerasan untuk logam.

Ujian Kekerasan Brinell untuk Bahan Pukal dan Kasar

Brinell ialah kaedah mengukur kekerasan pilihan untuk bahan dengan struktur mikro kasar atau heterogen, seperti tuangan besi, bahagian palsu dan aloi tembaga. A Bola tungsten karbida 10 mm ditekan ke permukaan di bawah beban yang tinggi, biasanya 3000 kgf untuk keluli dan 500 kgf untuk logam bukan ferus yang lembut . Selepas penyingkiran beban, diameter tera diukur dengan mikroskop yang ditentukur. Nombor kekerasan, dilaporkan sebagai HBW 10/3000 sebagai contoh, ialah beban yang dikenakan dibahagikan dengan luas permukaan lekukan. Oleh kerana bebola besar menyampel banyak bijirin, hasilnya ialah kekerasan pukal yang boleh dipercayai yang berkorelasi baik dengan kekuatan tegangan untuk banyak logam. Contoh tipikal kekerasan daripada kaedah ini ialah 200 HBW untuk besi tuang kelabu .

Ujian Kekerasan Vickers: Ketepatan Merentas Semua Skala

Vickers adalah unik di kalangan kaedah mengukur kekerasan kerana sama indenter piramid berasaskan persegi berlian digunakan untuk daya dari 1 gf hingga 120 kgf, menjadikan ujian terpakai kepada segala-galanya daripada salutan 3 mikron kepada plat keluli tebal. Diagonal lekukan diukur secara optik, dan kekerasan, dinyatakan sebagai HV , adalah bebas beban dalam julat yang luas. Dalam ujian kekerasan metalurgi, Vickers adalah penting untuk penentuan kedalaman kes , di mana satu siri lekukan pada 0.5 atau 1 kgf dibuat dari permukaan ke teras untuk memetakan kecerunan kekerasan. Ia juga merupakan kaedah rujukan untuk melayakkan zon kimpalan dan kerajang nipis di mana Rockwell dan Brinell akan terlepas variasi kritikal. Contoh kekerasan untuk permukaan nitrid ialah 1000 HV 0.5 , menurun kepada 300 HV dalam teras.

Penguji Kekerasan Pantai untuk Elastomer dan Polimer

Penguji kekerasan pantai ialah instrumen mudah alih yang mengukur rintangan getah, plastik dan bahan bukan logam lain kepada lekukan oleh lekukan pegas. Dua skala yang paling biasa ialah Shore A untuk getah lembut dan Shore D untuk plastik keras . Bacaan durometer 60 Shore A adalah tipikal untuk bunga tayar getah, manakala 80 Shore D menunjukkan bahan topi keras. Pengukurannya cepat dan tidak merosakkan, menjadikannya kaedah pemeriksaan kekerasan standard di tingkat pengeluaran dan di lapangan. Walaupun tidak digunakan untuk logam, penguji Shore ialah komponen kritikal keupayaan ujian kekerasan lengkap untuk komponen hibrid seperti pelekap getah-ke-logam yang diikat.

Cara Melakukan Ujian Kekerasan: Panduan Langkah demi Langkah

Prosedur praktikal berikut menggambarkan cara menguji kekerasan menggunakan penguji bangku Rockwell, senario industri yang paling biasa. Prinsip penyediaan sampel, pengesahan mesin dan jarak lekukan yang sama digunakan merentas semua kaedah.

1. Sahkan penguji. Jalankan pemeriksaan penentukuran harian pada blok ujian yang diperakui dengan kekerasan yang diketahui. Bacaan mestilah dalam toleransi yang dinyatakan, biasanya tambah atau tolak 1.0 HRC untuk skala HRC.
2. Sediakan permukaan sampel. Permukaan ujian dan tempat duduk andas mestilah bersih, kering, dan bebas daripada skala atau penyahkarbonan. Untuk bahagian nipis atau tidak teratur, gunakan skru angkat dan sisipan andas yang betul untuk memastikan kestabilan.
3. Pilih skala dan indentor yang betul. Untuk keluli keras melebihi 20 HRC, pasangkan inden kon berlian dan pilih skala HRC. Untuk loyang atau keluli tidak dikeraskan, gunakan bola 1/16 inci dan skala HRB.
4. Sapukan beban kecil. Naikkan skru pengangkat perlahan-lahan sehingga indentor menyentuh sampel dan beban kecil dikenakan sepenuhnya, ditunjukkan dengan tanda rujukan atau bip.
5. Guna beban utama dan tinggal. Menggerakkan kitaran ujian. Mesin menggunakan beban utama penuh, menahannya untuk masa tinggal yang ditentukan (biasanya 3–6 saat), dan secara automatik melepaskan semula kepada beban kecil.
6. Baca nilai kekerasan. Nombor Rockwell dipaparkan secara langsung. Catatkan nilai dan skala, cth., 58.5 HRC .
7. Mengekalkan jarak yang betul. Jarak antara lekukan mestilah sekurang-kurangnya tiga kali ganda diameter lekukan , dan setiap lekukan mestilah sekurang-kurangnya 2.5 kali diameter dari pinggir sampel untuk mengelakkan gangguan pengerasan kerja.

Memilih Kaedah Semakan Kekerasan yang Tepat

Pilihan kaedah pengukuran kekerasan didorong oleh jenis bahan, geometri bahagian, skala struktur mikro, dan sama ada ujian itu adalah untuk analisis pelepasan pengeluaran atau kegagalan. Jadual di bawah meringkaskan kaedah pemeriksaan kekerasan utama untuk aplikasi logam dan bukan logam, menyediakan panduan pemilihan praktikal.

Titik praktikal terakhir: tiada ujian kekerasan tunggal adalah universal. Sebuah makmal metalurgi yang serba lengkap menggunakan a Penguji kekerasan United Rockwell untuk pemeriksaan pengeluaran keluli harian, penguji mikrokekerasan Vickers untuk analisis kegagalan, dan meter Shore mudah alih untuk pemeriksaan getah masuk. Memadankan kaedah dengan bahan dan maklumat yang diperlukan adalah asas ujian kekerasan yang boleh dipercayai.