Hardhetstester Veiledning: Rockwell og Vickers metoder forklart
A hardhetstester måler et materiales motstand mot lokal plastisk deformasjon, typisk ved å trykke en herdet innrykk inn i materialets overflate under en kontrollert belastning og evaluere enten dybden eller størrelsen på den resulterende fordypningen. Hardhetstesting er en av de mest brukte kvalitetskontrollkontrollene innen metallbearbeiding, varmebehandling og materialteknikk, siden hardhet korrelerer tett med slitestyrke, strekkstyrke og bearbeidbarhet, noe som gir produsenter en rask, stort sett ikke-destruktiv måte å verifisere at en del oppfyller dens materialspesifikasjon.
Mens dusinvis av hardhetstestingsmetoder og skalaer eksisterer, forblir Rockwell og Vickers de to mest spesifiserte i industri- og laboratoriemiljøer, hver egnet til forskjellige materialtyper, delgeometrier og presisjonskrav. Denne veiledningen dekker hvordan en hardhetstester fungerer generelt, hvordan du bruker en Rockwell hardhetstester trinn for trinn, og hva som skiller en Vickers hardhetstestermaskin fra andre testmetoder.
Hvordan en hardhetstester fungerer
Hver hardhetstester, uavhengig av metode, opererer på det samme grunnleggende prinsippet: påfør en kjent kraft gjennom en innrykk av en bestemt form og materiale, og mål deretter den resulterende deformasjonen for å utlede en hardhetsverdi. Det som skiller mellom testmetoder er innrykkgeometrien, den påførte lasten, og om målingen er basert på innrykkdybde, målt direkte av maskinen, eller innrykkstørrelse, målt optisk etter at lasten er fjernet.
Rockwell-testing måler innrykkdybde direkte, ved å bruke enten en diamantkjegle eller en herdet stålkule avhengig av den spesifikke skalaen som brukes, og gir en hardhetsavlesning nesten umiddelbart siden maskinen beregner verdien automatisk fra dybdeforskjellen mellom en mindre og større belastningsapplikasjon. Vickers og Brinell-testing er derimot avhengig av å måle de fysiske dimensjonene til fordypningen som er igjen i materialets overflate, typisk under et mikroskop eller med et integrert optisk målesystem, og beregne hardhet fra det målte innrykkområdet.
Valg av riktig hardhetstester og skala for et gitt materiale og applikasjon avhenger av faktorer, inkludert materialets forventede hardhetsområde, tykkelsen og overflatefinishen til prøvestykket, og om applikasjonen krever en rask produksjonsgulvkontroll eller en nøyaktig måling av laboratoriekvalitet. Teststandarder som ASTM E18 for Rockwell og ASTM E92 for Vickers definerer de nøyaktige prosedyrene, belastningene og kalibreringskravene produsenter og laboratorier forventes å følge for sporbare, repeterbare resultater.
Slik bruker du en Rockwell hardhetstester
Riktig bruk av en Rockwell hardhetstester starter med å klargjøre teststykket: overflaten som testes må være ren, flat og fri for avleiringer, oksidering eller overflateuregelmessigheter som kan forvrenge avlesningen, siden selv mindre overflateforurensning kan skjeve resultatene betydelig. Prøvestykket plasseres på maskinens ambolt, og passende innrykk, enten en diamantkjegle for hardere materialer eller en stålkule for mykere, sammen med riktig skalaspesifikk belastning, velges basert på materialtype og forventet hardhetsområde som testes.
Selve testprosessen følger en to-trinns belastningssekvens: en mindre belastning påføres først for å feste innspringeren fast mot materialoverflaten og etablere et stabilt referansepunkt, hvoretter hovedbelastningen påføres og holdes i en spesifisert oppholdstid for å la materialet reagere fullt ut på den påførte kraften. Når hovedbelastningen er fjernet mens den mindre belastningen gjenstår, måler maskinen forskjellen i innrykkdybde mellom de to belastningstrinnene, og den dybdeforskjellen konverteres direkte til en Rockwell-hardhetsverdi som vises på testerens skive eller digitale avlesning.
For konsistente, nøyaktige resultater bør operatører ta flere avlesninger på tvers av forskjellige punkter på teststykket i stedet for å stole på en enkelt måling, siden mindre materialinkonsekvenser eller overflatevariasjoner kan føre til at individuelle avlesninger varierer. Avstand mellom testpunkter langt nok fra hverandre til å unngå interferens fra spenningsfeltet skapt av tilstøtende fordypninger, og opprettholdelse av testerens kalibrering gjennom regelmessig verifisering med sertifiserte testblokker, er begge viktige fremgangsmåter for å produsere pålitelige Rockwell-hardhetsdata over tid.
Vickers Hardness Tester Machine: Hvordan det skiller seg
A Vickers hardhetstestermaskin bruker en presist formet diamantinnrykk i form av en firkantbasert pyramide, presset inn i materialoverflaten under en valgt belastning, og i motsetning til Rockwell-testing, beregnes hardhetsverdien ut fra den målte diagonallengden på fordypningen som er etterlatt i stedet for fra innrykkdybden målt under selve testen. Denne optiske målemetoden krever et integrert mikroskop eller kamerasystem som er i stand til å måle innrykksdiagonalene med høy presisjon, siden selv små målefeil oversetter direkte til unøyaktighet i hardhetsverdien.
En av de viktigste fordelene med Vickers-testing er dens ekstremt brede anvendbare hardhetsområde og dens evne til å teste et bredt spekter av materialer, fra svært myke metaller til ekstremt harde, sprø materialer, ved å bruke den samme indentergeometrien hele veien, noe som ikke er tilfellet med Rockwell-testing, der forskjellige skalaer krever forskjellige innrykk og belastninger for forskjellige hardhetsområder. Denne allsidigheten gjør Vickers testere spesielt verdifulle i forsknings- og kvalitetskontrollmiljøer som håndterer et bredt spekter av materialtyper og hardhetsnivåer uten å måtte bytte utstyrskonfigurasjoner.
Moderne Vickers hardhetstestermaskiner inkluderer i økende grad automatisert optisk målingsprogramvare som fanger inn fordypningsbildet og beregner diagonalmålingene og resulterende hardhetsverdi automatisk, noe som reduserer operatørens subjektivitet som historisk sett var en begrensning for manuell mikroskopbasert måling. Denne automatiseringen har gjort Vickers-testingen betydelig raskere og mer konsistent enn tidligere manuelle måletilnærminger, samtidig som den har bevart den fine presisjonen og brede materialanvendbarheten som gjør Vickers-testing til den foretrukne metoden for mikrohardhetstesting av tynne belegg, små deler og kasseherdede overflatelag.
Sammenligning av vanlige hardhetstestingsmetoder etter indenteringstype, målegrunnlag og typisk bruk.
