Металл материалдары үшін Қаттылық Өлшеуішті дәл қалай пайдалану керек

Индентациялық Қаттылық Сынағы деген не және оның маңызы қандай

Индентациялық қаттылықты сынау негізінен белгілі бір жүктеме түсірілген кезде материалдың тұрақты деформацияланбауға қарсы тұру дәрежесін тексереді. Мұндай сынама уақыт өте келе заттың тозуға қаншалықты төзімді болатыны туралы маңызды мәліметтер береді. Бұл процесс алмаз конустары, болат шарлары немесе пирамидалы индентерлерді жылтыр бетіне қысып, пайда болған шұңқырдың өлшемін өлшеуден тұрады. Аэрокосмостық өндіріс немесе автомобиль жасау сияқты салалардағы компаниялар үшін қаттылауы өңделген болат бөлшектердің сапа стандарттарына сай келетінін тексеру немесе алюминий қорытпаларының нормаға сай болуын қамтамасыз ету үшін бұл сынамалар маңызды. Егер материалдар жеткілікті қатты болмаса, ұшақтар немесе көліктер жасаған кезде ешкімге қажет емес, күтпеген уақытта бұзылып қалуы мүмкін.

Роквелл, Бриннель және Виккерс қаттылығын сынамалау принциптері

• Роквелл қаттылығын сынамалау : Алдымен 10 кгк жүктеме, содан кейін негізгі жүктеме (60–150 кгк) қолданылады. Қаттылық HRC (қатайтылған болаттар үшін) немесе HRB (жұмсақ металдар үшін) сияқты шкалалар бойынша тереңдіктің айырмашылығына байланысты анықталады.
• Бринелль бойынша қаттылықты сынау : 10–30 секунд ішінде 500–3000 кгк жүктеме мен вольфрам карбидті шар қолданылады. Издеудің диаметрі (HBW) шойын сияқты дәндері үлкен материалдар үшін ыңғайлы.
• Виккерс бойынша қаттылықты сынау : 1–120 кгк жүктеме кезінде 136° алмаз пирамида қолданылады. Диагональды өлшеулер (HV) жұқа қаптамалар немесе сынғыш керамика үшін дәл микроскопиялық қаттылық мәліметтерін береді.

Жиі кездесетін металдар бойынша қаттылықты сынау өнімділігін салыстыру

Роквелл сынамасы сапа бақылауында Бриннельге қарағанда 50% жылдам нәтиже береді (ASM International 2023), ал Виккерс 1 кгс-ден төмен жылтыратылған үлгілерде ±2% дәлдікті қамтамасыз етеді. Жоғары өнім шығаратын өндірушілер әдетте Роквеллды таңдайды; дәлме-дәл зертханалар Виккерсті ұсынылады.

Материал мен қолдану саласына байланысты дұрыс қаттылық өлшеуішті таңдау

Роквелл қаттылығы шкалалары (HRC, HRB) және олардың өнеркәсіптегі қолданылуы

Әр түрлі шкалалардың болуы арқасында Роквелл әдісі көптеген салаларда негізгі тәсілге айналды. HRC шкаласы материалға шамамен 150 килограмм күшпен басылатын алмаз ұшпен жұмыс істейді, осылайша Бринель шкаласы бойынша 220-дан жоғары қаттылықтағы қыздыру арқылы өңделген болаттарды тексеру үшін өте қолайлы. Ал алюминий немесе мыс сияқты жұмсақ материалдар үшін өндірушілер түрі 100 кг күшпен әсер ететін кішірек болат шарикті (диаметрі шамамен 1/16 дюйм) қолданатын HRB-ге көшеді. Осы әдістер неге осылшынша кең таралды? Себебі олар өте тез — бір тестке 10-15 секунд ғана кетеді, ал егер бәрі дұрыс орнатылса, өлшеулердің дәлдігі плюс-минус бір Роквелл бірлігінде болады. Жылдамдық пен сенімділіктің осы үйлесімі автомобильжасау және әуежаңдық компаниялардың жаңа баламалары болса да, Роквелл сынақтарына қатты сүйеніп отырғанын түсіндіреді.

Бринель немесе Виккерс қаттылығын сынау әдістерін қашан таңдау керек

Бринель әдісі таза темір сияқты беті тегіс емес немесе құрылымы біркелкі емес материалдар үшін өте жақсы жұмыс істейді, себебі ол беттегі айқын еместіктерді тегістеуге көмектесетін 10 мм вольфрам карбид шарын қолданады. 1 мм-ден аз қалыңдықтағы немесе беті цементтелген беттер үшін Виккерс қаттылығын сынау әдісі (HV шкаласы бойынша өлшенеді) негізгі әдіске айналады. Ол алмаз пирамида тәрізді индентерді қолданады және өлшеулерде шамамен 0,5% қайталану дәлдігін қамтамасыз етеді. 2023 жылғы соңғы зерттеулер карбуризацияланған және қалыңдығы 0,8 мм-ден кем болатын доңғалақтардың тістерімен жұмыс істеген кезде Виккерс әдісінің Роквелл әдісіне қарағанда қаншалықты жақсы орындалатынын көрсетті. Ауытқу шамамен 98%-ға дейін азайды, бұл өте кішкентай компоненттермен жұмыс істейтін өндірушілер үшін сапа бақылауы үшін үлкен айырмашылық жасайды.

Қаттылық өлшеуішті дұрыс материал қалыңдығы мен түріне сәйкестендіру

Бриннельдің терең енуіне (3000 кгк-ге дейін) құймалардың қалыңдығы артықшылық береді, ал жұқа эмалданған болат парақтар Виккерстің дәлдігін талап етеді. Нәтижелерді 12%-ға дейін бұрмалаудан аулақ болу үшін қолданылатын күш үлгінің қалыңдығының 1/10-ынан аспауы керек (ASTM E18-24).

Қаттылық өлшеуіштердің өлшеулерінің дәлдігін қамтамасыз ететін негізгі факторлар

Бетін дұрыс дайындау және регулярлы калибрлеу

Бетін дайындау өлшеу дәлдігінің 40%-ына дейін әсер етеді (ASTM E18-24). Жалған оқу мәліметтерін болдырмау үшін үлгілерді Ra ≤ 0,4 мкм аспайтын тегістікке дейін тегістеңіз. Қаттылық өлшеуіштерді әр үш ай сайын немесе 500 тесттен кейін калибрлеңіз — сертификатталмаған жабдық ±1,5 HRC шамасына ауытқуы мүмкін (NIST 2023 жылғы зерттеу).

Үлгінің тірегі және индентормен перпендикуляр бағдарлау

Жабдықтау дұрыс орындалмаса, инденциялау тілімдері бұрыштала орналасады және қайталанушылық ISO 6508:2023 стандарты бойынша 12%-ға дейін төмендейді. Өзін-өзі тегістеу мүмкіндігі бар гидравликалық жұмыс үстелдері шестернялар мен подшипниктер сияқты иілген бөлшектер үшін маңызды ±0,1°-қа дейінгі туралауды сақтайды.

Деформацияны болдырмау үшін инденциялау тесіктерінің арақашықтығы мен шетке дейінгі қашықтықты дұрыс орнату

Жұмыс істеу кезінде қатайту әсерінен қашу үшін инденциялау тесіктерінің арасындағы қашықтық тесіктің диаметрінен кем дегенде 2,5 есе артық болуы керек. Жұқа материалдар үшін (<1 мм) шетке дейінгі қашықтық 0,8 мм-ден кем болса, пластик ағыны салдарынан Виккерс мәні 20% төмендейді (ASTM E384-23).

Қаттылықты сынау кезіндегі индентерлер түрлері мен күшті реттеу

HRC-та қолданылатын алмаз Брейл индентерлері қатайтылған болатта <±0,7% ауытқу береді және HRB-тағы шар индентерлерінен (±1,2%) әлдеқайда жақсы нәтиже көрсетеді. ISO 6506-23 протоколдарына сәйкес сервобасқарылатын сынақ қондырғылары қолмен басқарылатын жүйелерге қарағанда тұру уақыты қателігін 65% азайтады.

Роквелл қаттылығын сынау бойынша қадамдық нұсқаулық

Үлгіні дайындау және Сандық Роквелл қаттылық өлшеуішті калибрлеу

400 шкурка қағазын қолданған кезде үлгіні Ra мәні 0,8 микрометрден төмен болатындай етіп параттау қажет. Бұл жерде беттің қаттылығы өте маңызды, себебі ол 3 HRC балл шамасында қаттылық көрсеткіштерін өзгертуі мүмкін. Тестердің дұрыс калибрленгенін тексерген кезде әдетте өлшеуге жоспарланған аралыққа сәйкес келетін, мысалы 20-ден 70 HRC-ге дейінгі сертификатталған эталонды блоктарды пайдалану керек. ISO 6508-1 стандартына сәйкес калибрлеуді кем дегенде үш айда бір рет немесе шамамен 500 тест жүргізгеннен кейін тексеру талап етіледі. Ал қиын доғалы беттер үшін? Бәрін мүмкіндігінше жарты градустан аспайтын дәлдікпен түзу бағытта ұстайтын арнайы құрылғылар қажет. Осындай егжей-тегжейлерді дұрыс орындау нақты нәтижелер алу үшін өте маңызды.

Стандарттарға сәйкес алдын-ала және негізгі жүктемелерді қолдану

1. Индентерді орнату – алмаз конус (HRC) немесе 1/16” болат шарик (HRB)
2. Алдын ала жүктеме 10 кгк 2–3 секунд бойы «Prelim OK» пайда болғанша қолданыңыз
3. ASTM E18 стандартына сәйкес тұрақты уақытпен негізгі жүктемені (60–150 кгк) автоматты түрде қолдану:
   • Стандартты материалдар: 10–15 секунд
   • Жұмсақ қорытпалар/пластикалық материалдар: 30 секунд

Қысым ±1% артық тербелсе, нәтижелер жарамсыз болып есептеледі. Мысалы, HR-550 құрылғысы интегралды деформациялық датчиктер арқылы жүктеме тұрақтылығын бақылайды.

Қазіргі қаттылық өлшеуіштердің дисплейлерінен нәтижелерді оқу және түсіндіру

Сандық өлшеуіштер тереңдіктегі айырмашылықтарды HRC немесе HRB мәндеріне тікелей аударады, қосымша түрлендіруді болдырмау үшін. Мысалы:

• Тереңдіктегі айырмашылық: 0,08 мм → 60 HRC
• Тереңдіктегі айырмашылық: 0,14 мм → 40 HRC

Қырдан кемінде ≥3 есе индент диаметріне тең арақашықтықта орналасқан үш сынақ жүргізіңіз. Қабылданатын нәтижелер ±2 HRC өзгерісін көрсетеді. Кеңейтілген модельдер ISO тексеруіне сәйкестік үшін уақыт белгілері мен калибрлеу журналдары бар оқылымдарды сақтайды.

Дәл өлшеу үшін Қаттылық Өлшегіштер Технологиясындағы Соңғы Жаңалықтар

Сандық Роквелл Стационарлық Өлшегіштері: Дәлдікті Арттыратын Ерекшеліктер

Бүгінгі күнгі сандық үстел үсті тестерлері ASTM E18-24 стандарттарына сәйкес ескі аналогтық нұсқалармен салыстырғанда калибрлеу қателіктерін шамамен 68% азайтатын автоматтандырылған тереңдікті өлшеу жүйелерімен жабдықталған. Осы құрылғылар сонымен қатар алюминий қорытпаларын, қиын құралды болаттарды немесе әртүрлі жылумен өңделген бөлшектерді сынау кезінде нәтижелердің тұрақты болуын қамтамасыз ететін қиын теңсіз беттермен жұмыс істегенде көмектесетін нақты уақытта жүктеме бағытын түзету мүмкіндігіне ие. Жүйеге тікелей енгізілген температура сенсорлары сонымен қатар аэрокосмостық өндіріс сияқты өте сезімтал өнеркәсіптерде немесе автомобиль өндірісі желілерінде қоршаған ортаның тербелістеріне қарамастан бөлшектердің дәлме-дәл жиналуы қажет болған жағдайларда маңызды болатын жылулық ұлғаю мәселелерін автоматты түрде ескереді.

Қазіргі заманғы қаттылықты сынауда автоматтандыру мен бағдарламалық интеграция

Озық тестерлер статистикалық үдерісті басқару (SPC) бағдарламалық жабдығымен интеграцияланып, ±1,2 HRC-тан асатын ауытқуларды белгілейді – бұл ISO 17025 сәйкестікті лабораториялар үшін маңызды. Роботтық орналастыру жоғары көлемді өндірісте адамзат қатесін болдырмау үшін 5 микрон дәлдікте туралауды қамтамасыз етеді. 2024 жылғы IMTS сауалнамасына сәйкес, болжауыш қаттылық картасын қолдану арқылы жасанды интеллект негізіндегі платформаларды пайдаланатын кәсіпорындар қайта өңдеу көрсеткіштерін 34% төмендеткен.