Hoe wordt de hardheid van een aluminiumlegering getest?

De Brinell-test is de meest gangbare en over het algemeen meest geschikte hardheidsbepalingsmethode voor aluminium en zijn legeringen. De Rockwell-test is nuttig wanneer voor veel monsters snelle resultaten nodig zijn. Micro-Vickers-metingen met lage belasting zijn geschikt voor folie, bandstaal en zeer kleine instrumentonderdelen. De Webster-methode wordt veel gebruikt voor aluminiumprofielen, terwijl de Leeb-methode geschikt is voor grote gietstukken en smeedstukken waaruit moeilijk monsters kunnen worden genomen.

Brinell-hardheidsmeting

Selecteer de bezettingsgraad K afhankelijk van de legeringssamenstelling, de hardheidsgraad en de verwachte hardheid, waarbij K = 0.102F/D². Kies vervolgens de diameter van de indrukkop en de testkracht op basis van de dikte en breedte van het proefstuk. De meeste aluminiumlegeringen hebben een hardheid tussen 36 en 130 HBW. Alleen warmtebehandelbare legeringen in de toestand T4 of T6 overschrijden doorgaans 130 HBW, terwijl de meeste commercieel zuivere aluminiumsoorten een hardheid van minder dan 35 HBW hebben.

Rockwell-hardheidsmeting

Toepasselijke schalen zijn onder meer HRB, HRG, HRF, HRE en HR15T. Voor monsters met een hardheid boven 130 HB kunnen HRB, HRG of HR15T worden gebruikt. Monsters met een hardheid onder 130 HB kunnen beter worden getest met HRF of HRE. Rockwell-metingen worden niet aanbevolen bij een hardheid onder 35 HB. De minimale dikte van het proefstuk moet voldoen aan de vereisten voor de gekozen Rockwell-schaal.

Vickers-hardheidsmeting voor folie en band

Aluminiumfolie en -band zijn dun en soepel. De Chinese diktegrens voor aluminiumfolie bedraagt 0,2 mm. Vickers- of microhardheidstests met lage belasting zijn daarom geschikt voor folie en band met een dikte van minder dan 1 mm. Kies de kracht op basis van zowel de hardheid van het materiaal als de dikte van het proefstuk.

Webster-hardheidsmeting

De Webster-test wordt op grote schaal toegepast voor geëxtrudeerde profielen, aluminium deuren en ramen, vliesgevelprofielen, platen en buizen. GB/T 5237-2017 specificeert de Webster-test voor architecturale profielen. De bron verwijst ook naar JJG 139-2001 voor inspectie van vliesgevelprofielen ter plaatse en vermeldt een acceptatiewaarde van meer dan 8 HW, wat overeenkomt met ongeveer 42 tot 120 HBS. [TE CONTROLEREN: Controleer het normnummer en de exacte bewoordingen uit de bron met betrekking tot het meetinstrument en de acceptatiewaarde.] Het vermelde legeringsbereik is 1xxx tot en met 7xxx, wat overeenkomt met ongeveer 42 tot 98 HRE of 42 tot 120 HBW.

Hardheidsbepaling van aluminiumplaten en -vellen

De hardheid van de plaat helpt bij het beoordelen van de prestaties bij warmvervorming, de vervorming bij koudvervorming en de toestand na warmtebehandeling. Beklede en onbeklede platen moeten verschillend worden behandeld, omdat de bekleding die de corrosiebestendigheid verbetert, ook de meetwaarde van het oppervlak kan beïnvloeden. Ongeklede plaat kan worden getest volgens de Brinell-, Rockwell-, Webster- of Barcol-methode; de Brinell-methode biedt over het algemeen een hogere nauwkeurigheid.

De belangrijkste Rockwell-schalen voor aluminiumplaat zijn HRB, HRE, HRF en HR15T.

De omrekeningswaarden zijn ontleend aan HB/Z 215-1992. Webster- en Barcol-testers zijn compacte, draagbare instrumenten die geschikt zijn voor productielocaties, bouwplaatsen en magazijnen. Voor gemonteerde onderdelen die niet uit elkaar kunnen worden gehaald, beveelt de bron een Barcol GYZJ 934-1-tester aan. Een Webster-waarde van 4 tot 17 HW komt overeen met ongeveer 42 tot 120 HBS. Boven 120 HBS kan een Webster W-B75 of een Barcol-tester worden gebruikt.

In de bron wordt geen Chinese nationale norm genoemd voor beklede aluminiumplaten. In plaats daarvan wordt in de bron verwezen naar Boeing BBS 7221 voor 2024- en 7075-platen en naar Air Canada MPS 168-13 voor meer gedetailleerde hardheidstests van aluminiumplaten.

Kunnen hardheidsindrukken de kristallografische textuur onthullen?

Onjuist walsen kan leiden tot anisotropie, oftewel kristallografische textuur, in aluminiumplaten en -band. Bij het daaropvolgende dieptrekken kan dit vierlobbige uitstulpingen veroorzaken. Röntgendiffractie is de gebruikelijke methode om de textuur te beoordelen, maar Vickers-indentaties bij lage belasting kunnen een eenvoudige kwalitatieve controle bieden wanneer er geen röntgendiffractometer beschikbaar is.

• Een gegloeid monster zonder duidelijke textuur vertoont een regelmatige vierkante indruk zonder uitgesproken concave of convexe zijden. Bij dieptrekken ontstaan er geen of slechts lichte uitlopers.
• Een gegloeid monster met een duidelijke textuur vertoont naar binnen gebogen wanden van de indruk. Er ontstaan doorgaans ‘oren’ in de lengte- en dwarsrichting.
• Een koudverwerkt monster met textuur vertoont naar buiten uitpuilende randen van de inkeping. De uitlopers vormen zich doorgaans onder een hoek van 45°.

Monitoring op basis van hardheid is eenvoudig, goedkoop en effectief, maar deze methode, waarbij de vorm van de indruk wordt gemeten, is eerder kwalitatief van aard dan dat ze een vervanging vormt voor een volledige textuurmeting.