WARTO WIEDZIEĆ

Na co dzień wszyscy intuicyjnie rozumiemy, czym jest twardość: diament rysuje szkło, a szkło zarysuje metal. W świecie inżynierii nie chodzi jednak o intuicję, ale o precyzyjne liczby, które pozwalają porównywać różne materiały i przewidywać ich zachowanie w praktyce.

Twardość jest cechą materiału, a nie podstawową właściwością fizyczną. Definiuje się ją jako odporność na wgniatanie i określa poprzez pomiar trwałej głębokości odcisku. Mówiąc prościej, przy zastosowaniu stałej siły (obciążenia) i danego wgłębnika – im mniejszy odcisk, tym twardszy materiał. Wartość twardości uzyskuje się poprzez pomiar głębokości lub powierzchni odcisku przy użyciu jednej z ponad 12 różnych metod badawczych.

Czynniki do rozważenia przy badaniu twardości

Przed wyborem metody badania twardości należy wziąć pod uwagę następujące cechy próbki:

• Rozmiar próbki

• Próbki cylindryczne

• Grubość próbki

• Skale

• Gage R&R

Rozmiar próbki

Im mniejsza część, tym lżejsze obciążenie należy zastosować, aby uzyskać wymagany odcisk. Przy małych częściach szczególnie ważne jest, aby spełnić minimalne wymagania dotyczące grubości oraz prawidłowo rozmieszczać odciski z dala od krawędzi wewnętrznych i zewnętrznych. Większe części muszą być odpowiednio zamocowane, aby zapewnić stabilne położenie podczas badania, bez ryzyka przesunięcia lub poślizgu. Części, które wystają poza kowadełko lub nie mogą być łatwo podparte, powinny być unieruchomione lub właściwie podparte.

Próbki cylindryczne

Przy badaniu próbek cylindrycznych o małych średnicach konieczna jest korekta wyników ze względu na różnice w przepływie materiału w kierunku osiowym i promieniowym. Do wyników dodaje się współczynniki korekcyjne w zależności od średnicy wypukłej powierzchni cylindrycznej. Dodatkowo należy zachować minimalny odstęp równy co najmniej 2,5-krotnej średnicy odcisku od krawędzi lub innego odcisku.

Grubość próbki

Próbka powinna mieć minimalną grubość co najmniej dziesięciokrotnie większą niż oczekiwana głębokość odcisku. Istnieją minimalne zalecenia grubości dla standardowych i powierzchniowych metod Rockwella.

Skale

Czasami konieczne jest wykonanie pomiaru w jednej skali, a raportowanie w innej. Opracowano przeliczniki, które są częściowo wiarygodne, ale należy pamiętać, że o ile nie wykonano rzeczywistej korelacji poprzez badanie w różnych skalach, przeliczniki te mogą nie dawać rzetelnych informacji.

Gage R&R

Badania powtarzalności i odtwarzalności (Gage Repeatability and Reproducibility) służą do oceny zdolności operatorów i ich przyrządów do przeprowadzania pomiarów w granicach tolerancji dla danego elementu. W badaniach twardości istnieją jednak zmienne, które uniemożliwiają stosowanie standardowych procedur i wzorów Gage R&R z rzeczywistymi próbkami. Dwie główne przeszkody to: zmienność materiału oraz brak możliwości ponownego badania tego samego miejsca przy testerach głębokościowych. Aby zminimalizować te efekty, najlepiej przeprowadzać badania na bardzo jednorodnych blokach wzorcowych.