С момента начала исследования механических свойств материалов измерение твердости играет важнейшую роль в металловедении. Но длительное время применяемые методики были слишком несовершенны и полученные результаты можно было считать достоверными лишь в редких случаях. В ХХ веке были созданы методы (Бринелля, Роквелла, Виккерса), которые позволили проводить надежные и самое главное – повторяемые и согласованные измерения твердости.
В последнее время очень актуальным стало исследование механических свойств тонких образцов, мелких деталей и покрытий – в силу повышения требований к контролю качества в этой области. При этом использование стандартных методов для таких задач не всегда возможно. Поэтому в статье мы более детально рассмотрим метод испытаний микротвердости по Виккерсу, его основные проблемы и пути их решения от австрийской компании Qness.
Стандартные решения для рутинного контроля
В линейке микротвердомеров Qness представлены разные конфигурации оборудования для решения максимального количества задач пользователей.
Сводные технические характеристики микротвердомеров
Диапазон нагрузок, кг | 0,001–62,5 |
Движение по осям X/Y/Z, мм | 150/150/145 |
Вес, кг | 58 |
Макс. вес детали, кг | 50 |
Увеличение объективов | 2,5х–100х |
- Благодаря наличию 6-позиционной моторизированной турели возможно оснащение твердомера дополнительными инденторами (Бринелль, Кнупп) для проведения еще большего количества испытаний.
- Процесс измерения полностью автоматизирован – это исключает возникновение погрешностей из-за человеческого фактора.
- Все результаты соответствуют международным отраслевым стандартам: ISO 6506, 6507, 6508, 18265, 50150; ASTM E-10; ASTM E-384; ASTM E-18; E140.
Инновационные решения
Малая площадь зоны интереса образца
При испытании на микротвердость очень важную роль играет область индентирования. Иногда зона интереса настолько мала, что ручной подстройки образца бывает недостаточно.
Благодаря полностью автоматизированному столу и большому выбору держателей в твердомерах Qness удалось добиться точности позиционирования до 0,5 мкм. Это, например, позволяет пользователю измерять твердость поверхностных слоев на поперечных сечениях деталей.
Образцы со сложным профилем
Нередко на производстве сталкиваются с проблемой измерения микротвердости образцов со сложным профилем, например, шестеренок, болтов и т. п.
Для таких нетривиальных задач Qness тоже нашел аппаратно-программное решение. Во-первых, анализ полученного изображения позволяет автоматически определять контур детали. Во-вторых, система с поворотным индентором (IPC) дает возможность произвести измерения твердости по контуру любой формы с необходимым количеством уколов.
Рутинное тестирование однотипных образцов
Для рутинного тестирования однотипных образцов разработаны многопозиционные держатели.
Порядок и режим испытаний пользователь настраивает в зависимости от задачи, после чего измерения происходят автоматически с возможностью создания отчетов в виде библиотек данных. В этом также может помочь 10-мегапиксельная камера, которая позволяет дополнить результаты тестов цветными снимками в высоком разрешении.
Искаженные отпечатки
Даже при идеальной пробоподготовке полученные отпечатки могут быть искажены. Это – при условии соблюдения перпендикулярности индентора к поверхности образца – может говорить об определенных структурных особенностях материала. Несимметричные отпечатки часто являются следствием образования пор, неравномерного распределения компонентов в сплаве и т. д.
В таком случае поможет создание дву- или трехмерной карты твердости, которая облегчит поиск дефектов или неоднородностей.
Градиент твердости
При термической обработке материалов часто возникает необходимость построения градиента твердости для повышения качества контроля.
Для этого в программном обеспечении предусмотрена функция автоматического измерения рядов точек с последующим построением нужных пользователю зависимостей. Настройка таких тестовых циклов чрезвычайно гибкая и соответствует всем стандартам твердометрии.
Исследование мягких материалов и поверхностей с плохой отражающей способностью
При исследовании мягких материалов или поверхностей с плохой отражающей способностью бывает сложно получить контрастный и хорошо различимый отпечаток. Границы его часто слабо идентифицируются и сливаются с окружающим фоном.
В этом случае рекомендуется использовать специальную подсветку для объективов, чтобы пользователь мог получить изображение отпечатка в темном поле. На таких фотографиях намного проще определить и измерить оттиск индентора.
Подводя итог, отметим, что компания Qness в своем оборудовании и программном обеспечении для твердометрии использует новейшие достижения и опыт – это позволяет пользователю конфигурировать аппаратно-программный комплекс непосредственно под свои потребности. Предлагаемые решения покрывают почти весь спектр задач и помогают преодолеть большинство проблем и трудностей в процессе испытаний.
Измерьте твердость ваших образцов на микротвердомере Виккерса Q30A+ в демозале ООО «ХИМЛАБОРРЕАКТИВ» – проверьте качество прибора в действии! Для этого свяжитесь с нашими специалистами: Ладан Сергей: ladan@chemlab.kiev.ua, Оласюк Александр: olasiuk@chemlab.kiev.ua.