W jaki sposób bada się twardość stopów aluminium?

Badanie metodą Brinella jest najpowszechniejszą i zazwyczaj najbardziej odpowiednią metodą pomiaru twardości aluminium i jego stopów. Badanie metodą Rockwella jest przydatne, gdy wiele próbek wymaga szybkich wyników. Badanie metodą mikro-Vickersa przy niskim obciążeniu nadaje się do folii, taśm oraz bardzo małych części przyrządów. Badanie metodą Webstera jest szeroko stosowane w przypadku profili aluminiowych, natomiast badanie metodą Leeba jest odpowiednie dla dużych odlewów i odkuwek, z których trudno jest pobrać próbki.

Badanie twardości metodą Brinella

Wybierz współczynnik obciążenia K w zależności od składu stopu, stanu utwardzenia i oczekiwanej twardości, gdzie K = 0.102F/D². Następnie należy dobrać średnicę wgłębnika i siłę próbną w zależności od grubości i szerokości próbki. Większość stopów aluminium mieści się w przedziale od 36 do 130 HBW. Tylko stopy poddawane obróbce cieplnej w stanach T4 lub T6 zazwyczaj przekraczają wartość 130 HBW, podczas gdy większość czystego aluminium handlowego ma twardość poniżej 35 HBW.

Badanie twardości metodą Rockwella

Stosowane skale to HRB, HRG, HRF, HRE i HR15T. Próbki o twardości powyżej 130 HB można badać przy użyciu skal HRB, HRG lub HR15T. Próbki o twardości poniżej 130 HB lepiej badać przy użyciu skal HRF lub HRE. Nie zaleca się przeprowadzania badań metodą Rockwella w przypadku twardości poniżej 35 HB. Minimalna grubość próbki musi spełniać wymagania dla wybranej skali Rockwella.

Badanie twardości metodą Vickersa dla folii i taśm

Folia i taśma aluminiowa są cienkie i miękkie. Chińska norma określa graniczną grubość folii aluminiowej na 0,2 mm. W związku z tym do badania folii i taśmy o grubości mniejszej niż 1 mm nadaje się badanie twardości metodą Vickersa przy niskim obciążeniu lub badanie mikrotwardości. Wielkość siły należy dobrać w oparciu o twardość materiału oraz grubość próbki.

Badanie twardości metodą Webstera

Badania metodą Webstera są szeroko stosowane w przypadku profili wytłaczanych, aluminiowych drzwi i okien, profili ścian osłonowych, blach oraz rur. Norma GB/T 5237-2017 określa wymagania dotyczące badania metodą Webstera dla profili architektonicznych. Źródło powołuje się również na normę JJG 139-2001 w odniesieniu do kontroli profili ścian osłonowych na miejscu oraz określa wartość dopuszczalną powyżej 8 HW, co odpowiada w przybliżeniu 42 do 120 HBS. [DO SPRAWDZENIA: Należy potwierdzić numer normy oraz brzmienie źródła dotyczące przyrządu i wartości dopuszczalnej.] Podany zakres stopów to 1xxx do 7xxx, co odpowiada w przybliżeniu wartościom od 42 do 98 HRE lub od 42 do 120 HBW.

Badanie twardości blach i płyt aluminiowych

Twardość blachy pozwala ocenić właściwości podczas obróbki na gorąco, odkształcenia podczas obróbki na zimno oraz stan po obróbce cieplnej. Blachy powlekane i niepowlekane należy traktować odmiennie, ponieważ powłoka zwiększająca odporność na korozję może również wpływać na odczyt wartości twardości powierzchniowej. Blachy niepowlekane można badać metodami Brinella, Rockwella, Webstera lub Barcola; metoda Brinella zazwyczaj zapewnia większą dokładność.

Głównymi skalami twardości Rockwella stosowanymi w przypadku blach aluminiowych są HRB, HRE, HRF i HR15T.

Wartości przeliczeniowe zaczerpnięto z normy HB/Z 215-1992. Testery Webstera i Barcola to kompaktowe, przenośne urządzenia nadające się do stosowania w zakładach produkcyjnych, na placach budowy i w magazynach. W przypadku zmontowanych elementów, których nie można rozdzielić, źródło zaleca zastosowanie twardościomierza Barcol GYZJ 934-1. Zakres twardości w skali Webstera od 4 do 17 HW odpowiada w przybliżeniu wartościom od 42 do 120 HBS. Powyżej 120 HBS można zastosować twardościomierz Webster W-B75 lub twardościomierz Barcol.

W źródle nie wskazano żadnej chińskiej normy krajowej dotyczącej blach aluminiowych platerowanych. Zamiast tego w źródle wspomniano o normie Boeing BBS 7221 dotyczącej blach o składzie 2024 i 7075 oraz o normie Air Canada MPS 168-13, zawierającej bardziej szczegółowe wymagania dotyczące badań twardości blach aluminiowych.

Czy odciski twardości mogą ujawnić teksturę krystalograficzną?

Niewłaściwe walcowanie może powodować powstanie anizotropii lub tekstury krystalograficznej w blachach i taśmach aluminiowych. Podczas późniejszego głębokiego tłoczenia może to prowadzić do powstania czteropłatowych wybrzuszeń. Dyfrakcja rentgenowska jest standardową metodą oceny tekstury, jednak w przypadku braku dostępu do dyfraktometru rentgenowskiego proste sprawdzenie jakościowe można przeprowadzić za pomocą wgłębień metodą Vickersa przy niskim obciążeniu.

• Wyżarzona próbka bez widocznej tekstury zachowuje regularne kwadratowe wgłębienie bez wyraźnych wklęsłych lub wypukłych boków. Głębokie tłoczenie nie powoduje powstawania nadlewek lub powoduje jedynie nieznaczne nadlewki.
• Wyżarzona próbka o wyraźnej teksturze wykazuje strony wgłębienia zakrzywione do wewnątrz. Wypukłości tworzą się zazwyczaj w kierunku wzdłużnym i poprzecznym.
• Próbka poddana obróbce na zimno, na której widoczna jest tekstura, charakteryzuje się wybrzuszonymi na zewnątrz bokami wgłębień. Wypukłości tworzą się zazwyczaj pod kątem 45°.

Monitorowanie oparte na twardości jest proste, niedrogie i skuteczne, jednak ta metoda oparta na kształcie wgłębienia ma charakter jakościowy i nie zastępuje pełnego pomiaru tekstury.