Tvrdomer a jeho typy – Rockwell, Brinell, Vickers, Knoop, Universal, Shore, IRHD

Čo je to tvrdomer?

Tvrdomer je zariadenie, ktoré sa používa na určenie tvrdosti vzorky nedeštruktívnym pôsobením sily na jej povrch. Jeho účelom je zabezpečiť kontrolu kvality surovín, polotovarov a hotových výrobkov v strojárstve, železničnej doprave, energetike a iných odvetviach, ako aj poskytnúť potrebné údaje pri vývoji nových materiálov a konštrukcií.

Zariadenie a princíp činnosti tvrdomeru

Podstatou skúšky tvrdosti je mechanické pôsobenie na materiál alebo výrobok, následné vykonanie potrebných meraní a výpočty na základe získaných údajov. Na takúto prácu je prístroj vybavený:

• indentorom – súčiastkou určenou na priamu interakciu so skúšobným objektom (odtlačok, hrboľ, škrabanec atď.);
• snímač sily – registruje zaťaženie;
• elektronika – puzdro s riadiacim systémom, zobrazenie nastavení a výsledkov merania.

Tento zoznam zahŕňa len hlavné komponenty zariadenia, ostatné komponenty závisia od typu.

Meradlá tvrdosti v portfóliu spoločnosti ANAMET s.r.o.

Kompletný sortiment tvrdomerov od spoločností Tinius Olsen a MonTech zahŕňa Brinellove tvrdomery, Rockwellove tvrdomery, povrchové Rockwellove tvrdomery (známe aj ako Super Rockwell), Vickersove tvrdomery, mikrovickersove tvrdomery, Knoopove tvrdomery, univerzálne tvrdomery, Shoreove tvrdomery a IRHD tvrdomery.

Dodávame tvrdomery, ktoré dokážu rýchlo a presne určiť hodnoty tvrdosti pre širokú škálu materiálov vrátane kovov, plastov, gumy, elastomérov; veľkých dielov a malých presných dielov. Či už potrebujete stolový tvrdomer, veľký samostatný tvrdomer alebo špecializovaný tvrdomer integrovaný do výrobných liniek, vytvoríme vám riešenie na mieru, ktoré bude vyhovovať vašej aplikácii.

Všetky tvrdomery majú najnovšiu konštrukciu, hardvér a firmvér. Vďaka tomu sú tvrdomery Tinius Olsen, MonTech a Adelix rýchle a dosahujú špičkovú opakovateľnosť a reprodukovateľnosť spolu s bezkonkurenčnou presnosťou a rozlíšením. Tvrdomery sú k dispozícii v niekoľkých úrovniach automatizácie.

Čo je tvrdosť materiálu

Tvrdosť materiálu je jednou z mechanických vlastností konštrukčných materiálov používaných v strojárstve. Tvrdosť má významný vplyv na odolnosť materiálu voči opotrebovaniu a oderu. Tvrdosť materiálov je definovaná ako odolnosť, ktorú daný materiál kladie proti vniknutiu cudzieho telesa.

Faktory ovplyvňujúce tvrdosť materiálov

Tvrdosť materiálu ovplyvňujú nasledujúce faktory:

• elastické vlastnosti materiálu, najmä modul pružnosti v ťahu a šmyku
• plastické vlastnosti materiálu, najmä medza klzu
• veľkosť sily, ktorá pôsobí na identifikátor (narušiteľa)
• tvar, rozmery, tvrdosť a modul pružnosti indentora
• rýchlosť prenikania indentora do vzorky
• trenie medzi indentorom a vzorkou
• hrúbka vzorky
• čas pôsobenia zaťaženia
• teplota, pri ktorej sa skúška vykonáva
• vzdialenosti medzi vtlačkami a medzi vtlačkom a okrajom vzorky
• kalenie v dôsledku tvárnenia za studena
• mikroštruktúra materiálu.

Brinellove tvrdomery na skúšky tvrdosti podľa Brinella

Princípom Brinellovej skúšky je vtláčanie indentora do skúšaného materiálu. Brinellove tvrdomery majú guľôčkový indentor. Táto metóda je vhodná pre mäkké materiály, stredne tvrdé materiály a heterogénne materiály. Výsledná tvrdosť sa vypočíta z rozmeru vtlačku a sily zaťaženia. Skúšku tvrdosti podľa Brinella predpisujú normy EN ISO 6506 a ASTM E10.
Brinnelov tvrdomer sa môže použiť aj na testovanie tvrdosti plastov pomocou guľôčkového indentora. Túto skúšku predpisuje norma EN ISO 2039.

Tvrdomery Rockwell a Super Rockwell na testovanie tvrdosti podľa Rockwella

Odtlačok na Rockwellovu skúšku je buď tvrdená guľôčka, alebo diamantový kužeľ. Metóda umožňuje meranie mäkkých aj veľmi tvrdých materiálov. Rockwellove tvrdomery možno s výhodou používať v dielenskom prostredí, pretože hodnota tvrdosti sa odčítava priamo z tvrdomera a nie je potrebné merať veľkosť vtlačku. Ide teda o veľmi rýchlu metódu určovania tvrdosti materiálov. Tvrdomery umožňujú aj skúšky s nízkym zaťažením nazývané Super Rockwell. Skúšku tvrdosti podľa Rockwella predpisujú normy EN ISO 6508, ISO 3738, ASTM E18, ASTM E1842, ASTM D785.

Vickersove tvrdomery na testovanie tvrdosti podľa Vickersa a mikro Vickersa

Vickersove tvrdomery používajú indentor v tvare pravidelnej štvorhrannej ihly. Metóda je veľmi presná a možno ju použiť pre mäkké aj veľmi tvrdé materiály. Vickersova skúška sa používa aj na meranie tvrdosti pri veľmi nízkych hodnotách skúšobného zaťaženia. V tomto prípade ide o mikrovickersovu skúšku. Vickersovu a mikrovickersovu skúšku tvrdosti predpisujú normy EN ISO 6507, EN 23878, ISO 3878, ASTM E92.

Knoopove tvrdomery na skúšanie tvrdosti podľa Knoopa

Knoopove tvrdomery používajú indentér v tvare kosoštvorca, ktorého základňa nie je štvorec, ale veľmi pretiahnutý kosoštvorec. Odtlačok je kosoštvorec s pomerom uhlopriečok približne 1:7. Knoopova skúška sa používa na určenie mikrotvrdosti materiálu. Knoopova skúška tvrdosti je predpísaná normou ISO 4545.

Univerzálne tvrdomery

Univerzálne tvrdomery umožňujú vykonávať Brinellove, Rockwellove, Vickersove, mikrovickersove, Knoopove a ďalšie skúšky tvrdosti na jednom prístroji.

Skúšky tvrdosti plastov a gumy podľa Shorea a IRHD

Existujú dve základné metódy merania tvrdosti mäkkých materiálov. Sú to Shoreova skúšobná metóda a skúšobná metóda IRHD („medzinárodný stupeň tvrdosti gumy“). Obe metódy merajú tvrdosť plastov alebo kaučukov na základe hĺbky vtlačenia indentora do materiálu pri danom zaťažení.

Tvrdomermi podľa Shorea sa meria tvrdosť plastov a kaučukov. Jednotlivé stupnice Shoreovej stupnice sa líšia tvarom použitého indentora, použitým zaťažením a rozmermi skúšobnej vzorky. Na základe týchto skúšobných podmienok sa rozlišujú stupnice Shore A, Shore A0, Shore B, Shore C, Shore D, Shore D0, Shore E, Shore 00, Shore 000 a Shore 000S. Skúška tvrdosti podľa Shoreho je predpísaná normami ISO 48, ISO 7619 a ISO 868.

Tvrdomery IRHD sú určené na skúšky tvrdosti vulkanizovaných alebo termoplastických elastomérov. Jednotlivé stupnice IRHD sa od seba líšia tvarom použitého indentora, zaťažením a rozmermi skúšobnej vzorky. Tester tvrdosti IRHD je k dispozícii v stupniciach IRHD M, IRHD H, IRHD N, IRHD L, IRHD VLRH.