Badanie twardości jest podstawowym aspektem inżynierii materiałowej i inżynierii, stosowanym do oceny odporności materiału na odkształcenia. Spośród różnych dostępnych metod badania twardości, twardościomierze Vickersa i Rockwella są dwiema najczęściej stosowanymi. Jako dostawca twardościomierzy Vickersa często spotykam się z pytaniami o różnice pomiędzy tymi dwoma typami twardościomierzy. W tym wpisie zagłębię się w szczegóły działania obu testerów, podkreślając ich unikalne cechy, zastosowania i zalety.
Twardościomierz Vickersa
Test twardości Vickersa, opracowany w 1921 roku przez Roberta L. Smitha i George'a E. Sandlanda w Vickers Ltd, jest metodą badania mikrotwardości. Wykorzystuje kwadratowy wgłębnik w kształcie piramidy z kątem 136 stopni między przeciwległymi powierzchniami. Wgłębnik jest wciskany w badany materiał pod określonym obciążeniem przez określony czas, zwykle od 10 do 15 sekund. Po zdjęciu obciążenia dokonuje się pomiaru wielkości wgniecenia pozostawionego na powierzchni materiału za pomocą mikroskopu. Następnie na podstawie przyłożonego obciążenia i pola powierzchni wcięcia oblicza się liczbę twardości Vickersa (HV).
Jedną z kluczowych zalet testu twardości Vickersa jest jego zdolność do zapewnienia bardzo dokładnych i precyzyjnych wyników dla szerokiej gamy materiałów, od bardzo miękkich do wyjątkowo twardych. Dzieje się tak dlatego, że geometryczny kształt wgłębnika Vickersa pozwala na bardziej równomierny rozkład naprężeń, zmniejszając wpływ niejednorodności materiału. Dodatkowo test Vickersa może być stosowany na małych lub cienkich próbkach, a także na materiałach o nieregularnej powierzchni, ze względu na mały rozmiar wcięcia.
W naszej firmie oferujemy różnorodne twardościomierze Vickersa, aby sprostać różnym wymaganiom testowym. Na przykład naszElektryczny tester twardości Vickersa z czujnikiem zamkniętymposiada elektryczny system czujników w zamkniętej pętli, który zapewnia dokładne i stabilne przyłożenie obciążenia, podczas gdy naszCyfrowy tester twardości Vickersa z drukarkąpozwala na łatwy pomiar i wydruk wyników badań. Mamy równieżW pełni automatyczny tester twardości Vickersa, który może automatycznie wykonywać wiele testów, poprawiając efektywność testów.
Twardościomierz Rockwella
Test twardości Rockwella, wynaleziony przez Stanleya P. Rockwella i Hugh M. Rockwella w 1919 roku, jest metodą badania makrotwardości. Wykorzystuje stożkowy wgłębnik diamentowy (do twardych materiałów) lub wgłębnik kulkowy z hartowanej stali (do miękkich materiałów). Test składa się z dwóch etapów: najpierw na materiał przykłada się niewielkie obciążenie, aby ustawić wgłębnik na miejscu, a następnie do mniejszego obciążenia na krótki czas dodaje się duże obciążenie. Po zdjęciu największego obciążenia dokonuje się pomiaru głębokości wgniecenia pozostawionego na powierzchni materiału za pomocą czujnika zegarowego lub cyfrowego. Twardość Rockwella określa się na podstawie różnicy głębokości wcięcia przed i po przyłożeniu dużego obciążenia.
Test twardości Rockwella znany jest ze swojej prostoty, szybkości i łatwości użycia. Może zapewnić szybkie wyniki bez konieczności wykonywania skomplikowanych obliczeń lub pomiarów mikroskopowych. Dzięki temu nadaje się szczególnie do testów produkcji na dużą skalę, gdzie wymagana jest szybka i skuteczna ocena twardości. Dodatkowo badanie Rockwella można przeprowadzić bezpośrednio na dużych i ciężkich przedmiotach bez konieczności przygotowywania próbki, pod warunkiem, że powierzchnia jest stosunkowo płaska.
Test twardości Rockwella ma jednak pewne ograniczenia. Jest mniej dokładny niż test Vickersa, szczególnie w przypadku materiałów o małych rozmiarach ziaren lub niejednorodnej strukturze, ponieważ na większy rozmiar wcięcia w teście Rockwella mogą w większym stopniu wpływać lokalne różnice w materiale. Ponadto test Rockwella nie jest odpowiedni dla bardzo cienkich lub małych próbek, ponieważ wcięcie może być zbyt duże i spowodować uszkodzenie próbki.
Kluczowe różnice
- Kształt i rozmiar wgłębnika: Wgłębnik Vickersa to piramida o podstawie kwadratu, podczas gdy wgłębnik Rockwella to stożkowy romb lub stalowa kulka. Wgłębnik Vickersa wytwarza mniejsze wcięcie, co pozwala na bardziej precyzyjne badanie małych lub cienkich próbek oraz materiałów o drobnych mikrostrukturach. Natomiast wgłębnik Rockwella tworzy większe wcięcie, co jest bardziej odpowiednie do badania dużych przedmiotów i zapewnia średnią wartość twardości na większym obszarze.
- Załaduj aplikację i pomiar: Test Vickersa przykłada pojedyncze obciążenie przez określony czas i mierzy wielkość wcięcia, podczas gdy test Rockwella przykłada mniejsze obciążenie, po którym następuje duże obciążenie i mierzy zmianę głębokości wcięcia. Test Vickersa wymaga mikroskopu do pomiaru wgłębień, co może być czasochłonne, ale zapewnia bardzo dokładne wyniki. Z drugiej strony test Rockwella wykorzystuje system bezpośredniego pomiaru głębokości, który jest szybszy i wygodniejszy, ale może być mniej dokładny.
- Zakres testowy: Test twardości Vickersa można stosować do pomiaru szerokiego zakresu wartości twardości, od materiałów bardzo miękkich do wyjątkowo twardych. Test Rockwella jest zazwyczaj podzielony na różne skale, z których każda ma określony zakres wartości twardości. Na przykład skala Rockwella C jest używana do materiałów twardych, podczas gdy skala Rockwella B jest używana do materiałów miękkich. Oznacza to, że należy wybrać odpowiednią skalę Rockwella na podstawie szacunkowej twardości materiału, co w niektórych przypadkach może stanowić ograniczenie.
- Przykładowe wymagania: Test Vickersa można przeprowadzić na próbkach o nieregularnych powierzchniach i małych wymiarach, pod warunkiem, że powierzchnię można wypolerować do gładkiego wykończenia. Test Rockwella wymaga stosunkowo płaskiej i gładkiej powierzchni, a próbka musi być wystarczająco gruba, aby wytrzymać wcięcie bez deformacji.
Aplikacje
Wybór pomiędzy twardościomierzem Vickersa a twardościomierzem Rockwella zależy od konkretnego zastosowania i wymagań. Test twardości Vickersa jest powszechnie stosowany w badaniach i rozwoju, kontroli jakości i charakteryzacji materiałów, gdzie niezbędna jest wysoka dokładność i precyzja. Szczególnie nadaje się do testowania cienkich warstw, powłok, małych elementów i materiałów o złożonej mikrostrukturze. Na przykład w przemyśle półprzewodników test Vickersa stosuje się do pomiaru twardości płytek krzemowych i materiałów cienkowarstwowych.
Z drugiej strony test twardości Rockwella jest szeroko stosowany w środowiskach produkcyjnych i produkcyjnych, gdzie szybkość i wydajność mają kluczowe znaczenie. Jest powszechnie stosowany do testowania dużych części metalowych, takich jak komponenty samochodowe, części lotnicze i stal konstrukcyjna. Test Rockwella jest również stosowany w przemyśle obróbki cieplnej do monitorowania twardości materiałów podczas procesu obróbki cieplnej.
Wniosek
Podsumowując, zarówno twardościomierze Vickersa, jak i Rockwella są cennymi narzędziami do badania twardości, a każdy z nich ma swoje unikalne zalety i ograniczenia. Twardościomierz Vickersa zapewnia wysoką dokładność, precyzję i wszechstronność, dzięki czemu nadaje się do szerokiej gamy materiałów i zastosowań. Z drugiej strony twardościomierz Rockwella zapewnia szybkie i wygodne wyniki, dzięki czemu idealnie nadaje się do testowania produkcji na dużą skalę.
Jako dostawca twardościomierzy Vickers dokładamy wszelkich starań, aby zapewnić naszym klientom wysokiej jakości sprzęt testujący i doskonałą obsługę klienta. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat naszych twardościomierzy Vickersa lub potrzebujesz pomocy w wyborze odpowiedniego testera do swojej aplikacji, nie wahaj się z nami skontaktować. Z niecierpliwością czekamy na dyskusję na temat Twoich wymagań i pomoc w znalezieniu najlepszego rozwiązania dla Twoich potrzeb w zakresie testów twardości.
Referencje
- ASTM E92 - 17: Standardowa metoda badania twardości Vickersa materiałów metalowych
- ASTM E18 - 20: Standardowe metody badania twardości Rockwella i powierzchniowej twardości Rockwella materiałów metalowych
- Callister, WD i Rethwisch, DG (2016). Nauka o materiałach i inżynieria: wprowadzenie. Wiley'a.