Твердомеры Роквелла

Твердомеры Роквелла — специальные технические приборы, применяемые для определения твердости различных материалов. Оборудование, использующее в своей работе метод Роквелла, делится на стационарные твердомеры и портативные виды твердомеров.

Применение

Твердомеры по Роквеллу используются для определения качества металлов и их сплавов, в качестве приборов измерения прочностных характеристик изделий, конструкций и элементов из чугуна, стали, а также цветных металлов; для промеров твердости графита, прессованных материалов из древесины, фанеры, разнообразных защитных покрытий; для определения критических показателей нагрузки, которую может выдержать испытываемый объект. Кроме этого, некоторые модели оборудования, работающего по Роквеллу, могут быть использованы для определения текучести материалов. Изготавливаются твердомеры с учетом требований, зафиксированных в ГОСТ 9013-59 (если определяется твердость металлов) и в ГОСТ 24622-81 (если измеряется твердость пластмасс).

Используются твердомеры на производственных предприятиях, в эксплуатационных отделах и цехах, занимающихся контролем заготовок и уже произведенной продукции, а также в лабораторных условиях. Помимо шкалы твердости по Роквеллу (HRC), также могут быть использованы шкалы твердости по Шору, Виккерсу и Бринеллю. Диапазон нагрузок, в котором проводят испытания материалов с помощью твердомеров, работающих по принципу Роквелла, составляет, как правило, от 15 кгс до 150 кгс.

Принцип действия и особенности оборудования

Принцип действия твердомера по Роквеллу (их еще называют твердомерами ИТР) основывается на вдавливании особого алмазного наконечника — индентора в образец исследуемого материала с последующим его извлечением и измерением глубины оттиска, оставшегося после внедрения индентора в исследуемую плоскость. Измерения и анализ полученных результатов производятся на основании требований, поступлируемых в ГОСТ 22975-78, ГОСТ 9013-59, а также по ГОСТ 24622-91. Несмотря на разнообразие моделей оборудования Роквелла, представленное на отечественном рынке, практически всем устройствам характерны следующие критерии: наличие трех шкал измерений; возможность контроля и измерения твердости сплавов, металлов, сталей незакаленных и закаленных; наличие жидкокристаллического дисплея c LED-подсветкой и опцией вывода параметров на компьютеры и иные носители информации (в некоторых, более простых моделях может быть использован аналоговый циферблат для визуального наблюдения); наличие автоматического режима измерений материалов; возможность замеров по методу супер Роквелла. Стационарные модели твердомеров отличаются высокой точностью измерений, удобством использования и обслуживания, однако, они ограничены в мобильности, поэтому их применяют, как правило, в научно-исследовательских институтах, лабораториях и в условиях производственных предприятий. Портативный твердомер по Роквеллу может быть исполнен в нескольких типах — в продаже можно найти ультразвуковые модели, динамические, а также комбинированные (по сути, это устройства, объединяющие в себе использование способ отскока по Лейбу, а также способ контактного сопротивления ультразвука).

Преимущества твердомеров

К основным преимуществам оборудования, работающего по методу Роквелла, относят ширину диапазона измерений, простоту измерений, а также надежность и хорошие эксплуатационные показатели.

Твердомер Роквелла позволяет точно и быстро определять твердость деталей, элементов конструкций, образцов материалов и иных объектов из черных и цветных металлов до и после термообработки, а также твердость слоев и покрытий, упрочняющих показатели объекта. С помощью твердомеров можно проводить испытания в диапазоне нагрузок от 15 до 150 кгс, используя при этом два типа алмазных индекторов, что позволяет получать значения твердости аж по девяти шкалам Роквелла. Если использовать специальные индекторы, то можно также определять твердость пластмасс и иных материалов.

Основным преимуществом использования приборов Роквелла считается его простота метода — он не требует точного замера отпечатка после нажатия индентора и времени на поиск твердости по множеству таблиц. Истинная твердость исследуемой поверхности при проведении исследования отображается либо на аналоговом циферблате прибора, либо на его цифровом дисплее — при этом полученная величина является финальным показателем, не требующим дальнейших вычислений и перерасчетов. Существуют также и приборы по Роквеллу, не требующие внешнего источника питания током, что расширяет применимость этого типа оборудования — для таких моделей достаточно лишь подходящего микроклимата в помещении, без привязки к энергосетям.

Исполнение конструкции современного оборудования Роквелла отличается точностью замеров — так, погрешность при приложении нагрузки не выходит за рамки 1%, что обеспечивает стабильную повторяемость измерений, перекрестную перепроверяемость их, и, как следствие, дает высокую точность определения твердости исследуемого материала. При этом точность практически не сбивается ввиду большого количества повторяемых циклов, что позволяет быстро отбить цену приобретенного оборудования ввиду его долговременного использования. Стоит отметить, что каждый прибор для расчета твердости, работающий по принципу Роквелла, собирается вручную, проходит инструментальный контроль и поверку на каждом последующем этапе производства, проходит поверку при совершении пусконаладочных работ, а также подвергается сервисному обслуживанию в процессе своей эксплуатации, что гарантирует его точность работы и надежность.

Комлектация прибора

Оборудование, чья работа основана на методе Роквелла, выпускается в различных вариантах, отличающихся между собой диапазонами нагружения, наличием или отсутствием микропроцессорного блока, а также способом приложения нагрузки — в виде ручной или автоматической. В стандартный набор комплектации, как правило, входят два вида индекторов (алмазный конус с углом 120 градусов в навершии и стальной в виде шарика), малый и большой предметные столы, а также V-образный стол; стандартизованные меры твердости.

К дополнительному (опциональному) оборудованию относятся алмазные индекторы, шариковые индекторы различных диаметров, разнообразные предметные столы, эталонные меры твердости, а также стальные шарики нескольких диаметров.

Все оборудование ИТР внесено в госреестр средств измерений РФ № 86632-22.