Твердомер – пробуем детали «на зубок»!

Твердомеры металлов нашли свое применение на большинстве производств, потому что измеряемый ими параметр очень важен в деталях, которые выпускает тяжелая промышленность. Иногда такое приспособление может пригодиться и в быту, поэтому давайте знакомиться.

Устройство и принцип работы прибора

Удобный для снятия показаний твердомер электронный сегодня чаще всего служит на благо производства. Такой прибор не только измеряет твердость, но и способен отслеживать разрушения структуры металлических изделий. Такую работу чаще проводят на производственных участках, но больше всего в нем нуждаются машиностроительные предприятия. Именно там приходится часто отслеживать качество изделий. Лаборатории заводов не только с помощью данных приборов следят за контролем качества, но и разрабатывают новые конструкции и материалы. Инструмент нужен и при приеме на производство сырья и заготовок.

Данным инструментом проверяются и контролируются изделия из разных металлов и сплавов. Это такие металлы и материалы, как высоколегированные, жаропрочные, коррозионно-стойкие, нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы, чугуны, упрочняющие и другие слои на стальных изделиях. Устройство такого приспособления довольно простое. Основные узлы – это датчики и электронный блок, с помощью которого обрабатывается сигнал с датчика, а вот датчик состоит из пружины, индентора и электромагнитной катушки.

Датчики формируют сигнал, который несет сведения о твердости изделий, обследуемых на данный момент. Индентор в это время разгоняется при помощи пружины. Затем, ударяясь о поверхность изделия, индентор отбрасывается в сторону. Когда он отскакивает, то в катушке тут же генерируется ЭДС (электродвижущая сила), она обычно пропорциональна скоростям отскоков от детали. Эта скорость и определяет твердость металла. Сутью измерений данного параметра считается проверка механического воздействия на поверхности исследуемых образцов. Полученные результаты и говорят о твердости, но не всегда о прочности, кстати. Многие стараются смешать эти понятия.

От того, какой материал необходимо исследовать, от его свойств, структуры и габаритов, зависит выбор, каким же прибором воспользоваться – портативным или стационарным.

Портативный твердомер – что мы выиграем при его использовании?

Твердомер портативный считается прибором, который дает возможность получить более точные показатели, чем его стационарный "брат". При работе с такими инструментами пользуются механическими, контактно-импедансными (или ультразвуковыми), а также динамическими методами. Когда работа ведется при помощи динамического метода, то контролируется твердость при измерении скорости индентора датчиком сразу после ударов о проверяемую поверхность. Ультразвуковой твердомер производит проверку при помощи наблюдений за изменениями частоты колебаний индентора сразу после внедрения его на проверяемые поверхности.

Механический твердомер дает нам информацию, исходя из сопротивляемости металлической поверхности обычному вдавливанию. Этот способ, конечно, самый разрушающий, особенно если материал детали относительно мягкий. Показания всех этих инструментов выдаются относительно какой-то шкалы твердости, основные из которых – Роквелла, Бринелля и Виккерса. Большинство приспособлений работает в рамках одной шкалы, но есть и универсальный твердомер, который способен снимать показания в одной системе, а следом пересчитывать данные в еще нескольких шкалах.

Последние портативные модели такие, как МЕТ-УД и МЕТ-УДА состоят из пластикового электронного блока и имеют два сменных датчика – ультразвуковой и динамический. В нашей стране такими инструментами пользуются на многих предприятиях, ими измеряются твердости не только у многих металлов, но и у сплавов по таким шкалам, как HRC, HR SHD. Имеющиеся в данных приборах дополнительные шкалы Н-1, Н-2, Н-3 позволяют получать точные данные о твердости не только у изделий из цветных металлов, но также и у чугунных и многих других деталях. Имеющийся в приборе автоматический перерасчет на растяжение и расчет на прочность во время разрывов (и все соответствует ГОСТу) позволяет провести обследование наиболее широко.

Чем же отличается стационарная модель?

Стационарный твердомер отличается большими возможностями, у него имеется дополнительный набор опций. Более того, с данным приспособлением можно спокойно работать с наибольшими нагрузками. Часто такими инструментами работают в лабораториях и с их помощью контролируют твердость металлов. В работе со стационарными моделями используют такие методы измерения твердости, которые подразумевают нарушения целостности образцов. Измеряется глубина после полного проникновения индентора в материалы.

К такому варианту относится оборудование типа ТЭПМ. С его помощью обследуются крупногабаритные изделия, которые отличаются не только сложностью форм, но также и труднодоступностью измерительных зон. Данным прибором можно получить все необходимые показатели в любом положении датчика. Такие инструменты отличаются высокой производительностью, а измерения снимаются очень легко, да и сам прибор прост в обслуживании.

Отличаются приборы такого типа и электронным блоком. Он легко приводит все результаты на средний уровень, а затем автоматически вся информация попадает в буфер памяти и потом выводится на дисплей прибора или на компьютер. Инструмент имеет 64 шкалы твердостей и около 255 средних результатов для измерения. Прибором легко пользоваться, можно программировать или калибровать шкалы. Он подключается к компьютеру при помощи кабеля USB. Предел прочности определяется на растяжение RM за счет автоматического расчета по ГОСТу. Это касается всех углеродистых сталей, которые относятся к перлитному классу.

Удобны такие приспособления и своим самоотключением, после проделанной работы оборудование отключается само. К преимуществу данного прибора можно отнести и имеющуюся подсветку. Это дает возможность работать с ним в плохо освещенных помещениях. Таким образом, к основным характеристикам стационарного твердомера можно отнести:

• возможность усреднения;
• работу с памятью;
• любое положение датчиков;
• возможность программирования;
• зарядку батареек;
• пользование подсветками.

Условия работы и требования к исследуемым деталям

Каждый тип приборов имеет свои особенности, но суть одна. С их помощью надо измерить твердость металлического изделия. Метод, который используют для определения твердости, называют твердометрией. А сам этот параметр относят к свойству материалов оказывать сопротивление к деформации или разрушению тогда, когда будет внедряться индентор на поверхность изделия. И вся работа проводится при помощи описываемого нами прибора.

Например, в самом простом методе (механическом) алмазная пирамида при определенной нагрузке вдавливается в образец в течение заданного времени, затем измеряются диагонали оставшихся отпечатков. Чаще расстояние должно быть не менее 2,5 всей длины по диагонали. В работе применяют разные методы, но требования к образцам и условиям должны быть общими. Работать нужно с проверяемым металлом при температуре от +10 до +20 градусов по Цельсию. Необходимо, чтобы образец находился в перпендикулярном положении к действующим на него усилиям.

Также нужно следить за тем, чтобы поверхность изделия была чистой, не должно быть ни краски, ни масел, ни пленок, ни окалин и тому подобного. Поверхность проверяемой детали должна обрабатываться таким образом, чтобы все края отпечатков были отчетливо видны. Начиная работать, надо позаботиться и о безопасности, потому что при изменении твердости изделие может нагреваться или образовывать наклеп на поверхности. При поломках осуществить ремонт твердомера может только специалист, который обслуживает такие приборы, обычно такой человек работает только на заводе-изготовителе самого инструмента.

• Твердомеры портативные для металлов