Metoda Rockwella

Twardość Rockwella

Badania twardości metodą Rockwella wykonuje się zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO 6508-1. Pomiar twardości metodą Rockwella sprowadza się do wykonania odcisku trwałego w badanym materiale z zastosowaniem określonej siły i wgłębnika zależnego od metody pomiaru.

Jako wgłębniki stosuje się stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym 120o i promieniu wierzchołka 0,2 mm oraz kulki wykonane z węglików spiekanych o średnicach 1,5875 mm lub 3,175 mm. Wgłębniki te wykonane są z zgodnie z normą ISO 6508-2.

Badanie twardości polega na pomiarze głębokości odcisków trwałych, wykonywanych w różnych materiałach za pomocą ustalonego dla danego materiału wgłębnika (metody) oraz odpowiednio dobranego obciążenia wtłaczania.

Pomiar twardości metodą Rockwella

    Metodę pomiaru należy dobierać w zależności od rodzaju materiału, stosując taki nacisk, aby w materiałach cienkich ślad odcisku nie był widoczny po przeciwnej stronie. Sam pomiar polega na dwustopniowym wciskaniu w badany materiał, prostopadle do jego powierzchni, wgłębnika, siłą wstępną F, następnie siłą główną F1. Siła wstępna F, jest punktem początkowym pomiaru. W miejscu tym należy wyzerować skalę czujnika w pozycję „zero”. Nacisk ten służy zmniejszeniu błędu wynikającego z niejednorodności powierzchni. Po zwolnieniu dźwigni, ustawione obciążenie powoduje dalsze zagłębienie się wgłębnika w badany materiał, do uzyskania zadanej siły F1. Po upływie czasu potrzebnego do ustabilizowania wyniku (zazwyczaj ok 5s), odczytujemy wartość twardości na odpowiedniej skali czujnika twardościomierza.

Zakresy pomiarów i obciążeń, w zależności od zastosowanej metody:

WgłębnikObciążenieSkalaZakres pomiarowy –  od ; do
Kulka 1,5875 mm980 NHRB48,0105,0
Kulka 1,5875 mm588 NHRF82,6115,1
Stożek 120o1471 NHRC20,367,0
Stożek 120o588 NHRA60,785,0
Stożek 120o980 NHRD40,376,1
Stożek 120o147 NHR15 N69,976,1
Stożek 120o294 NHR30 N41,783,6
Stożek 120o441NHR45N19,974,2

Norma zaleca, aby grubość próbki była większa od 10 krotnej wartości trwałego przyrostu głębokości odcisku. Powierzchnia próbki powinna być gładka, czysta, o promieniu krzywizny ponad 19 mm w przypadku stożka i 12,5 mm w przypadku kulki.

Sprawdź także:  PPNT w Gdyni na temat Parku Konstruktorów

Ważnym elementem badania twardości metodą Rockwella jest także zachowanie odległości pomiędzy sąsiadującymi odciskami. Odległość, ta powinna wynosić czterokrotną odległość przekątnej lub średnicy odcisku, nie mniej niż 2 mm.

Ostateczny wynik pomiaru twardości metodą Rockwella, otrzymuje się jako średnią arytmetyczną twardości obliczanej dla co najmniej trzech pomiarów. Kształt próbki materiałowej powinien umożliwić nieruchome jej ustawienie na stoliku pomiarowym, przez cały czas obciążenia wgłębnika, przy zachowaniu prostopadłości badanej powierzchni względem osi wgłębnika. Powierzchnia pomiarowa próbki powinna być czysta i wygładzona, bez widocznych rys i wżerów. Ważne jest także zachowanie temperatury pomiaru  23 ±5oC, jeśli jest inna, koniecznie należy zaznaczyć to w sprawozdaniu z pomiarów.

Mimo mnogości skali twardości Rockwella, w Polsce zasadniczo stosuje się dwie skale pomiarowe. Pomiary HRC z użyciem stożka do badania twardości materiałów ulepszanych cieplnie, lub utwardzanych oraz skalę HRB z użyciem wgłębnika kulkowego do badania materiałów nieobrabianych cieplnie, lub takich materiałów, które według skali HRC wskazywałyby twardość poniżej 20 HRC, np. aluminium, mosiądz, miękkie stale.

Zalety i wady metody Rockwella

Zalety

  • szybkość i łatwość pomiaru
  • prosta obsługa twardościomierza
  • bezpośredni odczyt, bez stosowania tablic
  • stosunkowo małe odciski
  • zastosowanie w wyrobach twardych i niektórych warstwach utwardzanych

Wady

  • konieczne poprawne, prostopadłe ustawienie próbki względem wgłębnika
  • brak możliwości pomiaru na cienkich wyrobach i cienkich warstwach nawęglanych czy azotowanych
  • czysta i równa i gładka powierzchnia próbki
  • trudność doboru metody pomiaru, kłopotliwe porównywanie skal pomiarowych poszczególnych metod.

Bibliografia/źródła :

  1. Norma PN-EN ISO 6508-1
  2. Wieloletnie doświadczenie autora