ISPITIVANJE TVRDOĆE
Pod tvrdoćom podrazumevamo fizičko svojstvo, tj. otpor kojim se suprostavlja jedno telo ka
prodiranju drugog tvrdjeg tela u njegovu površinu.
Tvrdoća se može odrediti:
•
statičkim
,
•
dinamičkim
i
•
specijalnim
metodama.
Kod
statičkih metoda
sila ispitivanja koja deluje na utiskivač postepeno raste do maksimalne
vrednosti. Kod dinamičkih ispitivanja sila na utiskivaču se ostvaruje udarom, ili se pak tvrdoća
odredjuje na osnovu elastičnog odskoka utiskivača od površine koja se ispituje.
Najčešće u praksi korišćene metode (statičke i dinamičke) date su u sledećoj tablici.
Pregled metoda merenje tvrdoća
STATIČKE
METODE
DINAMIČKE METODE
•
Brinel (Brinell) metoda HBS, HBW
•
Poldi (Poldy) metoda, HP
•
Vikers (Vickers) metoda, HV
•
Skleroskopska metoda (po Šoru (Shore)),
HSh
•
Rokvel (RockweIl) metoda, HRC
•
Duroskopska metoda, HD
STATIČKE METODE
Brinel metoda
Kao merilo tvrdoće po Brinelu usvaja se količnik sile, koja deluje na odgovarajuči utiskivač u
obliku čelične kuglice i površine kalote otiska koju taj utiskivač ostavlja na površini predmeta.
Prema tome, tvrdoća po Brinelu je:
HB=F/A
gdeje:
A,
mm -
površina otiska kalote i
F,
daN-
sila utiskivanja.
Konačan izraz za izračunavanje veličine tvrdoće po Brinelu je:
Johan August Brinell
1849 - 1925,
Stockholm
Ispitivanje tvrdoće po metodi Brinel se izvodi do tvrdoće HB= 450 sa čeličnom kuglicom
(HBS), a kada se primenjuju utiskivači od tvrdih metala i do HB= 650 (pri čemu se izmerena tvrdoća
označava -HBW). Preko ovih vrednosti nastaju deformacije kuglice, a time veći otisci i manje
vrednosti tvrdoće.
Zavisno od utiskivača oznaka za tvrdoću po Brinelu može biti:
HBS – tvrdoća kada se koristi utiskivač čelična kuglica
HBW - tvrdoća kada se koristi utiskivač od tvrdog metala.
Brojna vrednost izmerene tvrdoće se unosi ispred oznake za tvrdoću, a iza ove oznake, u indeksu,
unose se uslovi ispitivanja po redosledu: prečnik kuglice D u
mm,
sila utiskivanja F u
daN
i vreme
utiskivanja τ
2
u sekundama.
Za ispitivanje tvrdoće po Brinelu utiskivač je čelična kuglica prečnika 10, 5 i 2.5
mm.
Izuzetno
prečnik kuglice može biti 1 i 2
mm.
Dozvoljeno odstupanje prečnika kuglice odgovara kvalitetu 6
prema ISO standardima.
Materijal kuglice je okaljeni čelik tvrdoće 850 HV.
Prečnik kuglice i sila utiskivanja pri ispitivanju tvrdoće po Brinelu određuje se iz uslova:
Za merenje tvrdoće potrebno je izvršiti odgovarajuću pripremu površine na kojoj će se izvesti
merenje. Površina mora biti čista, odmašćena i mašinski obradjena (struganjem, brušenjem,
poliranjem).
Tok rada se sastoji iz sledećih faza:
o
Bira se utiskivač u zavisnosti od debljine materijala,
o
Utiskivač se postavi u nosač aparata,
o
Električnim prekidačem se uključi lampa i osvetli površina uzorka,
o
Pripremljeni uzorak se postavi na postolje i pritegne uz nosač utiskivača,
o
Slika površine uzorka mora jasno da se projektuje na ekran,
o
Pritiskom na taster aktivira se aparat i tada počinje utiskivanje utiskivača,
o
Posle određenog vremena utiskivanja (τ
2
) pritiskom na polugu izvrši se rasterećivanje. Pri
tome dolazi do automatske zamene utiskivača sa objektivom optičkog sistema, koji
omogućava projekciju uvećanog otiska na ekranu aparata
o
Vrši se merenje prečnika otiska.
Merenje prečnika otiska
Kao što je već napomenuto, mera tvrdoće je veličina otiska koji je ostavio tvrđi utiskivač u
ispitivanu površinu pri delovanju odabrane sile u tačno odredjenom vremenu.
Prilikom određivanja tvrdoće potrebno je pravilno izabrati prečnik kuglice i silu utiskivanja
kako bi se dobio pravilan otisak. U protivnom može da dođe do izobličenje otiska, a samim tim i do
dobijanja netačnih vrednosti tvrdoće. Na sledećoj slici dati su shematski prikazi pravilnog (a) i
nepravilnog (b i c) otiska (b-prevelika sila utiskivanja, c-otisak kod vrlo tvrdih materijala).
a) b) c)
Shematski prikazi pravilnog (a) i nepravilnog (b i c)
Tehnika merenja zavisna je od tačnosti merenja, ali tačnost ne sme biti manja od 0.25% prečnika
utiskivača D.
Za merenje otiska mogu se koristiti različita merna sredstva:
pomoću lenjira
(tačnost 1/100 i
1/50
mm)
,
pomoću lupe sa mikroskopom
(tačnost 1/100
mm)
, ali se u našim uslovima prečnik otiska
najtačnije meri pomoću
projekcionog ekrana
i odgovarajućeg optičkog sistema i mehanizma (tačnost
merenja 1/1000
mm).
