Dđộ cứng cao độ cứng trung bình năm 2024
|
Phương pháp đo độ cứng là phương pháp đo tính chất cơ học của một vật liệu, dựa trên việc đo chiều sâu hoặc diện tích của vết lõm trên bề mặt vật liệu sau khi bị ép bởi một mũi thử có hình dạng và kích thước nhất định. Độ cứng của vật liệu liên quan đến khả năng chịu được tác động, va đập mà không bị biến dạng vĩnh viễn hoặc gãy vỡ. Show Đo lường độ cứng là một trong các lĩnh vực đo lượng được sử dụng rộng rãi. Nhất là đối với ngành cơ khí, vật liệu cơ khí, cơ khí chính xác và các ngành sử dụng vật liệu kim loại liên quan. Chính yếu dùng để kiểm tra chất lượng vật liệu cho các công đoạn tiếp theo của quy trình sản xuất – chế tạo. Một số phương pháp phổ biến là:
Ngoọi trừ phương pháp Shore dùng đo các vật liệu đàn hồi, các phương pháp còn lại đều dùng đo độ cứng của kim loại. So sánh nhanh 3 phương pháp đo độ cứng kim loại phổ biến nhấtPhương pháp Đặc Điểm Chính Ưu Điểm Nhược Điểm Sử Dụng Phổ Biến Brinell Áp lực cố định (3,000 kgf) và đầu đo cố định (bán kính 10 mm) Phạm vi đo tương đối rộng, thử nghiệm đơn giản, nhanh chóng, không yêu cầu các bước chuẩn bị mẫu chuyên biệt Dùng cho các vật liệu cứng có dãy đo khá hẹp Sản xuất kim loại và công nghiệp xây dựng Vickers Áp lực cố định (1 kgf hoặc 120 kgf) và đầu đo hình kim cương Khả năng đo vật liệu cứng mềm và cứng. Yêu cầu kỹ thuật đo cao cấp và đầu đo đắt tiền Kiểm tra vật liệu và nghiên cứu khoa học Rockwell Độ sâu vết rất nhỏ và không cần đo diện tích Đo nhanh và dễ thực hiện. Kiểm tra không phá hủy. Giới hạn đối với một số vật liệu cần đo diện tích vết Kiểm tra vật liệu và kiểm tra chất lượng “kgf” là đơn vị của lực trong hệ thống đo lường SI (Hệ thống đơn vị quốc tế), nó tương đương với “kilogram-force.” 1 kilogram-force (kgf) tương đương với lực mà trọng lượng của một khối lượng 1 kilogram (kg) tạo ra dưới tác động của trường năng lực trọng trường, gần bề mặt Trái Đất. Tuy nhiên, trong hệ thống đo lường SI (một trong những hệ thống đo lường quốc tế), đơn vị chính thức cho lực là “newton” (N), và 1 kilogram-force (kgf) tương đương với khoảng 9.80665 newton (N). Phương pháp đo độ cứng BrinellPhương pháp đo độ cứng Brinell là một phương pháp kiểm tra độ cứng của các vật liệu kim loại bằng cách ấn một viên bi thép hoặc hợp kim cứng vào bề mặt vật liệu với một lực cho trước trong một thời gian nhất định, sau đó đo đường kính của vết lõm trên bề mặt. Bài kiểm tra độ cứng Brinell sử dụng một quả bóng bằng thép cứng hoặc cacbua vonfram làm đầu dò. Tải trọng tác dụng lên mũi thử thường nằm trong khoảng từ 10 đến 3000 kilôgam lực (kgf). Mũi thử được giữ tại chỗ trong một thời gian xác định, thường là 10 giây. Sau khi tải được loại bỏ, đường kính của ấn tượng được đo Độ cứng Brinell được tính bằng công thức: HB = 2F / (πD(D – √(D² – d²))) Trong đó:
Phương pháp đo độ cứng Brinell có ưu điểm là phạm vi đo rộng, thích hợp cho các vật liệu có cấu trúc không đồng nhất, có thể xác định được độ bền kéo của vật liệu thông qua độ cứng. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm là vết lõm lớn, ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu, không thể áp dụng cho các vật liệu quá cứng, quá mỏng, có bề mặt cong hoặc nhỏ. Phương pháp đo độ cứng Brinell được tiêu chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 6506, ASTM E10, TCVN 256. Để thực hiện phương pháp này, cần có các thiết bị như máy đo độ cứng Brinell, viên bi thép hoặc hợp kim cứng, kính hiển vi hoặc camera kỹ thuật số để đo đường kính vết lõm. Các thông số như lực ấn, thời gian ấn, đường kính viên bi phải được chọn phù hợp với loại vật liệu và mục tiêu kiểm tra. Phương pháp đo độ cứng Brinell là một trong những phương pháp kiểm tra quan trọng trong ngành kỹ thuật cơ khí, giúp xác định được tính chất cơ lý của các vật liệu kim loại và hợp kim. Phương pháp đo Độ cứng VickerPhương pháp đo độ cứng Vickers: Sử dụng một mũi kim cương hình chóp tứ diện có góc giữa các mặt là 136 độ ấn lõm vào bề mặt vật liệu với một lực nhất định trong một thời gian nhất định. Kiểm tra độ cứng Vickers là một bài kiểm tra độ cứng vi mô đo độ cứng của vật liệu bằng cách ấn nó bằng một kim tự tháp kim cương. Các đường chéo của vết lõm được đo và sử dụng để tính toán chỉ số độ cứng Vickers (HV). Kiểm tra độ cứng Vickers được sử dụng để đo độ cứng của nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, nhựa và vật liệu tổng hợp. Thử nghiệm độ cứng Vickers là một thử nghiệm không phá hủy, có nghĩa là vật liệu được thử nghiệm không bị hư hại bởi thử nghiệm. Thử nghiệm độ cứng Vickers cũng là một thử nghiệm tương đối nhanh chóng và dễ thực hiện, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến để kiểm soát chất lượng và thử nghiệm sản xuất. Dưới đây là các bước thực hiện kiểm tra độ cứng Vickers:
Số độ cứng Vickers là một số không thứ nguyên biểu thị độ cứng của vật liệu. Số độ cứng Vickers càng cao thì vật liệu càng cứng. Phương pháp đo độ cứng RockwellPhương pháp đo độ cứng Rockwell: Sử dụng một mũi kim thép hoặc kim cương có hình dạng khác nhau tùy theo loại vật liệu ấn lõm vào bề mặt vật liệu với hai lực khác nhau: lực tiền tải và lực chính tải. Độ cứng Rockwell được tính bằng công thức: HR = E – k∆h , trong đó
Thử nghiệm độ cứng Rockwell là một thử nghiệm không phá hủy được sử dụng để đo độ cứng của vật liệu. Đây là một trong những bài kiểm tra độ cứng được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Thử nghiệm Rockwell dựa trên nguyên tắc độ cứng của vật liệu tỷ lệ thuận với độ sâu thâm nhập của mũi nhọn vào vật liệu. Thử nghiệm Rockwell sử dụng mũi kim cương hoặc cacbua vonfram để tạo ấn tượng trong vật liệu được thử nghiệm. Sau đó, tải áp dụng cho mũi khoan được tăng lên và giữ trong một thời gian xác định. Độ sâu của ấn tượng sau đó được đo. Số độ cứng Rockwell được tính toán từ tải trọng tác dụng lên mũi nhọn và độ sâu của vết ấn. Thử nghiệm Rockwell là một thử nghiệm linh hoạt và có thể được sử dụng để đo độ cứng của nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, nhựa và vật liệu tổng hợp. Thử nghiệm Rockwell cũng tương đối nhanh và dễ thực hiện, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến để kiểm soát chất lượng và thử nghiệm sản xuất. Có một số thang đo Rockwell khác nhau, mỗi thang đo được thiết kế cho một loại vật liệu cụ thể. Thang đo Rockwell phổ biến nhất là:
Trên máy đo độ cứng sử dụng đơn vị đo Rockwell thì có thang đo C với mũi nhọn kim cương và lực ấn 150 kgf. Thang C dùng để đo các vật liệu có độ cứng trung bình và cao (thép sau khi nhiệt luyện: Tôi chân không, tôi dầu, …) Thang đo B dùng để thử độ cứng của thép chưa tôi, đồng, … với lực ấn 100 kgf. Thực tế thì kết quả đo sẽ phân loại các vật liệu ra nhóm như sau:
Phương pháp đo độ cứng KnoopTương tự phương pháp Vickers, nhưng sử dụng một kim cương hình thang thay vì hình vuông để tạo ra vết xước trên bề mặt vật liệu cần đo độ cứng. Phương pháp đo độ cứng Knoop là một phương pháp đo độ cứng sử dụng một kim cương hình thang để tạo ra một vết xước trên bề mặt vật liệu cần đo độ cứng, sau đó đo đường chéo của vết xước để tính toán độ cứng. Phương pháp này được phát triển bởi F. Knoop vào năm 1939 và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khoa học và công nghệ. Đặc điểm của phương pháp đo độ cứng Knoop là sử dụng một kim cương hình thang có đầu nhọn và đầu rộng hơn, được gọi là kim cương Knoop. Kim cương Knoop có đường chân không đối xứng, với góc cạnh đầu nhọn là 172,5 độ, giúp tạo ra một vết xước dài hơn so với phương pháp đo độ cứng Vickers. Để đo độ cứng bằng phương pháp Knoop, mẫu vật liệu cần được đặt trên một bề mặt phẳng và sử dụng một lực ép nhất định để ép kim cương Knoop vào mẫu. Sau đó, đo đường chéo của vết xước để tính toán độ cứng. Độ cứng Knoop được tính bằng cách áp dụng công thức: HK = 14,229 x F / d^2 Trong đó:
Phương pháp đo độ cứng Knoop có ưu điểm là tạo ra vết xước dài hơn so với phương pháp đo độ cứng Vickers, giúp giảm độ nghiêng của vết xước và tăng độ chính xác của kết quả đo. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có hạn chế, bao gồm khó khăn trong việc chuẩn bị và sử dụng kim cương Knoop, và độ phân giải thấp hơn so với phương pháp đo độ cứng Vickers. Phương pháp đo độ cứng SHOREPhương pháp đo độ cứng SHORE là một phương pháp thường được sử dụng để đo độ cứng của các vật liệu, đặc biệt là các loại cao su và các vật liệu cấu trúc polyme khác. Phương pháp này sử dụng các thiết bị đo độ cứng Shore (Shore durometer) để đo độ cứng bề mặt của vật liệu. Máy đo độ cứng Shore (Shore durometer) là một thiết bị để đo độ cứng của vật liệu, điển hình là polyme, chất đàn hồi và cao su. Độ cứng Shore được xác định bằng sự xuyên qua của đầu đo vào mẫu thử. Nếu xuyên qua độ cứng bằng 0, còn nếu không xuyên qua độ cứng đạt chỉ số tối đa là 100. Phương pháp máy đo độ cứng góc 90 độ (quadrant durometer), được phát triển vào năm 1915 bởi Albert F. Shore, một nhà khoa học và kỹ sư người Mỹ. Ông đã thiết kế một thiết bị gọi là Máy đo độ cứng, có thể đo được độ cứng của các vật liệu dẻo và đàn hồi bằng cách áp dụng một lực nén vào bề mặt của chúng và đo sự xuyên thủng của một kim thép. Phương pháp này đã được tiêu chuẩn hóa bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ASTM) vào năm 1939 và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Nguyên lý hoạt độngPhương pháp máy đo độ cứng Shore dựa trên nguyên lý đo sự biến dạng của vật liệu khi bị tác động bởi một lực nén. Một máy đô gồm có một kim thép có hình dạng và kích thước khác nhau tùy theo loại vật liệu cần đo, một lò xo có khả năng tạo ra một lực nén nhất định và một thang đo có khoảng từ 0 đến 100. Khi máy đô Shore được đặt lên bề mặt của vật liệu, kim thép sẽ xuyên vào với một chiều sâu nhất định tùy theo độ cứng của vật liệu. Độ cứng Shore được tính bằng cách lấy 100 trừ đi tỷ lệ phần trăm của chiều sâu xuyên vào so với chiều cao ban đầu của kim thép. Ví dụ, nếu kim thép có chiều cao ban đầu là 2,5 mm và xuyên vào 1 mm, thì độ cứng Shore là 100 – (1/2,5) x 100 = 60. Có nhiều loại máy đo độ cứng Shore khác nhau, phù hợp với các loại vật liệu và mức độ cứng khác nhau. Ví dụ: |
