Твердомер Виккерса МЕТОЛАБ 421

Стационарный твердомер Виккерса МЕТОЛАБ 421 предназначен для измерения твердости изделий из высокопрочных сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов; тонколистовых сталей; закаленных и не закаленных сталей, литья; полудрагоценных и драгоценных камней; цинкованных, хромированных и луженых покрытий поверхностей с различной толщиной. Метод Виккерса позволяет исследовать образцы практически любой толщины и твердости: анодированные, цементированные, азотированные поверхности; гальванические и химические покрытия; тонкие листовые материалы. Малые усилия и небольшие линейные размеры отпечатка позволяют практически не нарушать поверхность измеряемого образца. Прибор обладает высокой точностью и повторяемостью результатов, подходит для контроля твердости больших партий заготовок. Наиболее точные значения получаются при исследовании веществ с высокой твёрдостью. Твердомер внесен в Гос. Реестр средств измерений РФ. Поставляется со Свидетельством о первичной поверке.

Особенности и преимущества

• Диапазон измерения твердости от 5 до 2500 HV
• Широкий диапазон испытательных нагрузок от 300 г до 10 кг
• Определение твердости материалов с самыми высокими значениями, т.к. алмазная пирамидка имеет максимальную известную твёрдость
• Измерение диаметров отпечатков при помощи встроенного цифрового микроскопа
• Цена деления шкалы отсчетного микроскопа 0,5 мкм при 200х, 1 мкм при 100х
• Ввод значений длины диагонали отпечатка вручную с панели управления с последующим автоматическим расчетом твердости
• Электромеханический привод приложения и снятия основной нагрузки
• Встроенный автоматический переключатель величины прилагаемой нагрузки
• Контроль приложения нагрузки при помощи датчика силы
• Яркий четкий ЖК дисплей с подсветкой, мембранная (защищенная) клавиатура
• Русскоязычное меню

Принцип измерения твердости по Виккерсу. Конструктивно прибор состоит из устройства приложения нагрузки и измерительного блока. Принцип действия твердомера основан на статическом вдавливании наконечника – алмазной пирамидки Виккерса – это правильный четырёхгранный алмазный конус с углом 136° между противоположными граням. Такой угол выбран для того, чтобы сблизить значения метода Виккерса с методом Бриннеля (значения твердости в пределах от 400 до 450 единиц практически совпадают). Метод определения твердости по Виккерсу (HV) основан на исследовании зависимости глубины проникновения алмазного конуса (индентора) в исследуемый материал от величины усилия. После снятия усилия на поверхности образца остается отпечаток, соответствующий глубине погружения индентора. Геометрические размеры индентора известны и строго регламентированы, поэтому вместо глубины погружения определяют площадь отпечатка в поверхностном слое испытуемого образца.

Используемые регламентированные значения

• Приложенная нагрузка – 30 кгс
• Время воздействия на поверхность от 10 до 15 с

Для определения твердости по методу по методу Виккерса (HV) в исследуемый образец плавно внедряется алмазный индентор (параметры регламентированы) с определенной нагрузкой (P) и временем выдержки; далее определяется средняя диагональ отпечатка (d) и производится расчет твердости по таблицам. Р – нагрузка на индентор, кгс; d1, d2 – длины диагоналей, мм; d – среднее арифметическое значение длин 2-х диагоналей отпечатка, мм. Твердость измеряется как кгс/мм2. В обозначениях размерность не пишут, подразумевая ее наличие. Примеры обозначения: HV 500 – стандартная нагрузка 30 кгс (294,2 Н) при времени выдержки 10-15 с; HV 150 10/40 – нагрузка 10 кгс (98,07 Н) при выдержке 40 с.

Требования для проведения испытаний твердости образцов по методу Виккерса

• Поверхность образца для испытаний должна иметь шероховатость Ra<0,16 мкм и быть свободной от оксидной плёнки и посторонних веществ
• Минимальная толщина образца для черных металлов должна быть больше диагонали отпечатка в 1,2 раза; для изделий из цветных металлов – в 1,5 раза
• При использовании методики Виккерса по определению микротвердости с глубиной погружения 0,2 мкм – допустимая толщина материала может составлять 0,3 мкм. Глубина упрочненного слоя стали при использовании различных методик составляет десятые доли миллиметра, толщина слоя родия составляет десятки микрометров
• Расстояние между центром отпечатка и краем образца или соседнего отпечатка должно быть не менее 2,5 длины диагонали отпечатка
• Строго перпендикулярное направление приложения нагрузки к испытуемой поверхности
• Плавное возрастание нагрузки до необходимого значения
• Поддержание постоянства приложенной нагрузки в течение установленного времени – в основном от 10 до 15 с
• Обычная температура проведения испытаний от +10 до +35 °С
• Малые линейные размеры образца требуют применение микроскопа для измерения размеров отпечатка, причем, чем тверже образец, тем более четкую картинку должен передавать микроскоп для сохранения точности измерения
• Величина нагрузки зависит от предполагаемой твердости испытуемого материала: чем тверже поверхность образца, тем больше нагрузка. Это вызвано стремлением к уменьшению погрешности при определении площади и уменьшения влияния вязкости материала

Порядок проведения испытаний

• Образец установить на столик твердомера, при небольшой массе – зафиксировать
• Столик вращением рукоятки маховика поднять вверх до лёгкого соприкосновения с индентором
• Привести в действие электромеханический привод нагружения
• После установленной продолжительности измерения нагрузка снимается и рабочая головка, с закреплённым в ней индентором, возвращается в исходное положение
• Провести измерение диаметра отпечатка при помощи встроенного цифрового микроскопа
• Ввести среднее значение длины диагонали отпечатка вручную на панели управления прибора, после чего значение твердости будет рассчитано автоматически

Перевод значений, измеренных другими методами, производится при помощи стандартных таблиц, которые входят в комплекты документации на измерительные приборы, а также присутствуют в справочной литературе.

Преимущества метода определения твердости по Виккерсу

• Возможность измерять твердость образцов из высокопрочных сталей, твердых и сравнительно мягких (алюминий, медь) сплавов, черных и цветных металлов, тонколистовых сталей (толщиной менее 0,3 мм), закаленных и не закаленных сталей, литья, полудрагоценных и драгоценных камней, цинкованных, хромированных и луженых покрытий поверхностей с различной толщиной
• Малая площадь взаимодействия индентора с поверхностью позволяет измерять твёрдость отдельных вкраплений или зерен в теле образца
• Определение твёрдости отдельных слоёв металла: цементированного при химико-термической обработке образца, или слоя с изменённым химическим составом (после поверхностного упрочнения или легирования)
• Повышенная точность результата

Недостатки метода

• Основной недостаток метода Виккерса заключен в самом принципе измерений – это зависимость полученного значения твёрдости от приложенной нагрузки или глубины внедрения индентора. Особенно сильно эта зависимость проявляется при малых нагрузках. Чтобы избежать погрешностей, жестко регламентированы величины прилагаемых усилий и время воздействия на образец
• Высокие требования к чистоте и шероховатости поверхности – необходима тщательная подготовка исследуемой поверхности
• Относительно большое время испытания