Контроль качества металлов при помощи микротвердомера

Прочность и надежность любого изделия из металла напрямую зависит от прочности и твердости. Различные дефекты и изменение состава и структуры сплава ослабляют прочность детали, что приводит к более быстрому разрушению при эксплуатации. Если качество и структура металла не соответствует требованиям изделие может разрушиться в процессе эксплуатации. Особенно это касается конструкций, работающих под давлением или при механических нагрузках.

По завершении механической или термической обработки каждая деталь должна проходить тщательный контроль на предмет выявления и устранения дефектов. Особенно это важно после проведении термообработки, так как этот процесс может вызвать измерение структуры металла, из которого изготовлена деталь. В таком случае на помощь приходят различные методы контроля с осуществлением лабораторной диагностики.

Методы контроля прочности металлов.

Контроль качества металлов модно осуществлять разрушающими и неразрущающими методами. Последние, по объективным причинам, пользуются большей популярностью благодаря высокой эффективности и возможности сохранить изделие в первоначальном виде, не нарушив его пригодности к дальнейшему использованию, а также иметь возможность доработки изделия.

В основе методик неразрушающего контроля заложено исследование изменений качеств металла и идентификация дефектов, которые повлекли за собой такие изменения.

Среди наиболее популярных неразрушающих способов исследований выделяют:

• визуальный осмотр;
• магнитный контроль;
• ультразвуковое обследование;
• радиационная и капиллярная дефектоскопия;
• контроль швов на проницаемость;
• твердометрия.

К безоговорочным достоинствам методов неразрушающего контроля можно отнести:

• высокую скорость проведения исследования всего изделия;
• максимально достоверный результат;
• точную идентификацию дефектов
• полностью автоматизированный либо механизированный процесс;
• активное использование методов при пооперационном производстве, на каждом из этапов;
• отсутствие необходимости разбирать либо демонтировать машины, агрегаты, сооружения;
• небольшие затраты на проведение контроля.

Твердометрия как эффективный метод контроля качества изделий

На сегодняшний день исследования, проводимые с помощью различных твердомеров и цифровых микротвердомеров, считаются наиболее точными методами контроля и технической диагностики.

Твердость – это характеристика материала, проявляющаяся в его сопротивляемости деформированию или разрушению при воздействии твердосплавного наконечника на поверхность.

В зависимости от типа шкалы, по которой проводятся измерения, различают следующие виды твердомеров:

1. По Бриннелю.

Приборы на основе данного метода работают по принципу вдавливания шарообразного наконечника в материал. Наконечник вдавливается в образец с постепенно нарастающей нагрузкой (длится несколько секунд).

При достижении её максимального значения она выдерживается еще 10-15 секунд. По окончании испытания измеряется диаметр отпечатка на образце. Наконечники, как правило, изготавливаются из более твердого сплава, нежели сам образец.

2. По Роквеллу.

В основе метода лежит измерение глубины проникновения твердосплавного или алмазного конического индентора в образец.

Результат интерпретируется в соответствии со шкалой Роквелла – от А до Т, всего 11 шкал. Обозначается твердость латинскими буквами HR с добавлением буквы, указывающей на тип шкалы, по которой проводились исследования.

3. По Виккерсу.

Метод отличается несколькими преимуществами:

• при гомогенности тестируемых образцов удается получить похожие отпечатки и стабильные показатели твердости (независимо от степени прилагаемой нагрузки);
• используя одну шкалу, можно одинаково эффективно измерить твердость твердых и мягких металлов.

Микротвердомеры по Виккерсу и их макро-аналоги прекрасно приспособлены для тестирования металлических деталей различной структуры, фольги, тонкой проволоки, гальванических покрытий.

Микротвердомеры по Виккерсу оснащены алмазным или твердосплавным индентором в виде четырехгранной пирамиды.

Использование именно алмаза продиктовано твердостью данного материала. Он не деформируется и может эксплуатироваться длительное время.

Тест по Виккерсу проводится следующим образом:

1. Образец устанавливается на столике с резьбовым соединением.
2. Столик приводится во вращение, до контакта с индентором.
3. В момент соприкосновения индентор активизируется, и на индентор предлагается нагрузка при этом индентор входит в материал на глубину, которая зависит от твердости материала.
4. Когда нагрузка уменьшается, столик опускается, а на образце остается отпечаток.
5. С помощью микроскопа измеряются размеры отпечатка, из которых вычисляется твердость.

Преимущества данного метода исследования перед другими сложно переоценить. Микротвердомер по Виккерсу позволяет сделать очень точные измерения.

Помимо этого, во время измерения микротвердости используется только один индентор, потому что его можно не менять в силу твердости и долговечности.

Особенности строения и работы микротвердомеров

Эффективный и точный прибор для определения твердости по шкале Виккерса. Это оптимальное соотношение качества и цены.

В компании «Сайнтифик» представлены цифровые микротвердомеры, а также твердомеры, работающие по шкалам Бриннеля и Роквелла.

В систему стандартного микротвердомера входят:

• цифровой объектив;
• ЖК экран;
• операционная система с простым и понятным интерфейсом;
• автоматический пусковой рычаг;
• автоматизированное приложение нагрузки;
• позиционный столик;
• встроенный ПК.

При работе с микротвердомером оператор может самостоятельно выбрать параметры. Информация обо всех исследованиях сохраняется в памяти компьютера и при необходимости её можно распечатать.

Значения твердости автоматически переводятся в другие шкалы.

Какой метод неразрушающего контроля выбрать

Выбор методики контроля качества металлов индивидуален для каждого производства, лаборатории и т.д.

Следует ориентироваться на такие параметры как:

• физические характеристики испытуемого материала;
• размеры и форма образцов
• толщина металла;
• в каком состоянии находится поверхность;
• метод изготовления и обработки изделия;
• технико-экономические показатели методики контроля.

Независимо от выбранного способа контроля, основные параметры определится косвенно, не подвергая изделие разрушению. Изделие сохраняет свои функциональные возможности и эксплуатационные характеристики.

Среди огромного разнообразия методик неразрушающего контроля не существует универсальной, которая будет гарантировать определение всех дефектов и свойств. Поэтому крайне важно выявить те из них, которые недопустимы для готового изделия. В отдельных случаях рекомендуется использовать комплексный подход, то есть совмещать применение твердомера и другого оборудования, позволяющего всесторонне оценить качество и прочность металла и изделия из него.

Помимо стационарных, существуют также портативные измерительные устройства. Они компактны и мобильны, применяются, если есть необходимость проводить научные исследования вне лаборатории либо производства.

Автоматизированная система делает процесс анализа быстрым, простым и сводит к минимуму погрешности, связанные с человеческим фактором.