Słownik przemysłowy #79: Pomiary twardości

Zanim gotowy produkt opuści fabrykę i trafi do odbiorcy powinien przejść kontrolę jakości. Jedną z właściwości, którą często sprawdza się w zakładowych laboratoriach jest twardość materiału. W jaki sposób można tego dokonać?

Twardość konkretnego produktu może mieć wpływ na jego użytkowanie. Chodzi nie tylko o to, jak długo będziemy mogli korzystać z danej rzeczy, ale często dotyczy to także kwestii bezpieczeństwa.

Pomiary twardości mogą odbywać się w różnych branżach produkcyjnych. Jak możecie zobaczyć w programie „Fabryki w Polsce”, który nagraliśmy w fabryce maszyn rolniczych Agro Masz, pomiary twardości są dokonywane podczas produkcji siewników do zboża.

Trzy metody

Istnieje kilka bądź kilkanaście metod pomiaru twardości materiałów. Skupmy się jednak na trzech najbardziej popularnych.

Metoda Vickersa polega na wgnieceniu czworobocznego, foremnego ostrosłupa diamentowego w powierzchnię materiału. W porównaniu do innych sposobów, zaletą tego sposobu jest niewielka głębokość odcisków, przez co pomiar nie zostawia dużego śladu na tworzywie. Mocną stroną metody Vickersa jest możliwość badania zarówno materiałów miękkich, jak i bardzo twardych. Z drugiej strony metoda Vickersa oznacza duży wydatek, jakim jest wysoki koszt twardościomierza. Co więcej obsługa urządzenia wymaga fachowej wiedzy.

Nieco inaczej wygląda metoda Rockwella. Ten pomiar polega na wykonaniu odcisku stożkiem diamentowym. Próba pozostawia na materiale widoczny ślad. Co więcej, nie można tym sposobem dokonać pomiaru bardzo cienkich materiałów.  Z drugiej strony, dużym plusem metody Rockwella jest szybkość i łatwość pomiaru. Użytkownik może odczytać twardość bezpośrednio na twardościomierzu.

Trzecią z często stosowanych metod jest ta wynaleziona przez Johana Brinella. Stosuje się ją najczęściej w przypadku tworzyw hutniczych. Badanie wykonuje się poprzez wciśnięcie stalowej kulki najczęściej wykonanej ze stali hartowanej lub węglików spiekanych. Najbardziej istotną zaletą tej metody jest możliwość pomiaru twardości o strukturze niejednorodnej. Istnieje jednak dużo problemów związanych z tego typu pomiarem. Przede wszystkim nie można stosować badania Brinella do wyrobów twardych oraz drobnych części. Pewnym utrudnieniem może być także konieczność posiadania mikroskopu oraz możliwość uszkodzenia powierzchni materiału ze względu na wielkość odcisku.