Przewodnik po materiałach
W jaki sposób bada się twardość stopów miedzi?
Twardość miedzi i stopów miedzi można mierzyć metodami Brinella, Rockwella, Vickersa lub Webstera, jednak właściwy wybór zależy od zakresu twardości,...
Przeczytaj artykułBadanie twardości aluminium musi uwzględniać stop, stan utwardzenia, grubość, kształt wyrobu oraz oczekiwaną twardość. Niniejszy przewodnik zawiera porównanie metod Brinella, Rockwella, Vickersa przy niskim obciążeniu, Webstera, Barcola i Leeba. Zawiera on tabelki źródłowe dotyczące obciążeń w metodzie Brinella, rozmiarów indentorów, czasów przytrzymania, limitów grubości folii i taśm w metodzie Vickersa, warunków badań na płytkach oraz przeliczników skali. Wyjaśnia również, w jaki sposób stosuje się przenośne twardościomierze do badania profili i blach oraz w jaki sposób kształt wgłębienia w metodzie Vickersa może stanowić praktyczną i użyteczną wskazówkę jakościową dotyczącą tekstury walcowania i kierunku uformowania podczas głębokiego tłoczenia.
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.
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.
| HBW | Grubość (mm) | K | Średnica kulki (mm) | Siła F (N) | Czas wytrzymania (s) |
|---|---|---|---|---|---|
| Powyżej 130 | Powyżej 6 | 30 | 10 | 29420 | 30 |
| 6 do 3 | 5 | 7355 | |||
| od 3 do 1,5 | 2.5 | 1839 | |||
| 1,5 do 0,6 | 1 | 294.2 | |||
| od 36 do 130 | Powyżej 7 | 10 | 10 | 9807 | 30 |
| 7 do 4 | 5 | 2456 | |||
| 4 do 2 | 2.5 | 612.9 | |||
| 2 do 0,6 | 1 | 98.07 | |||
| od 15 do 35 | Powyżej 4 | 2.5 | 10 | 2452 | 60 |
| 4 do 2 | 5 | 612.9 | |||
| 2 do 1 | 2.5 | 153.2 | |||
| od 1 do 0,5 | 1 | 24.52 |
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.
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.
| HV | HV0,002 | HV0,005 | HV0,01 | HV0,02 | HV0,025 | HV0,05 | HV0,1 | HV0,2 | HV0,3 | HV0,5 | HV1 | HV2 | HV3 | HV5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Siła (N) | 0.0196 | 0.049 | 0.09807 | 0.1961 | 0.245 | 0.4903 | 0.9807 | 1.961 | 2.942 | 4.903 | 9.807 | 19.61 | 29.42 | 49.03 |
| 20 HV: minimalna grubość (mm) | 0.019 | 0.030 | 0.043 | 0.06 | 0.07 | 0.10 | 0.14 | 0.19 | 0.24 | 0.30 | 0.43 | 0.61 | 0.75 | 0.97 |
| 30 HV | 0.016 | 0.025 | 0.035 | 0.05 | 0.06 | 0.08 | 0.11 | 0.16 | 0.19 | 0.25 | 0.35 | 0.50 | 0.60 | 0.80 |
| 40 HV | 0.013 | 0.022 | 0.030 | 0.04 | 0.05 | 0.07 | 0.10 | 0.14 | 0.17 | 0.21 | 0.30 | 0.43 | 0.53 | 0.70 |
| 50 HV | 0.012 | 0.019 | 0.027 | 0.038 | 0.043 | 0.06 | 0.085 | 0.12 | 0.15 | 0.19 | 0.27 | 0.38 | 0.48 | 0.60 |
| 60 HV | 0.011 | 0.018 | 0.025 | 0.035 | 0.039 | 0.05 | 0.08 | 0.11 | 0.14 | 0.18 | 0.25 | 0.35 | 0.43 | 0.56 |
| 80 HV | 0.0097 | 0.015 | 0.021 | 0.030 | 0.034 | 0.048 | 0.068 | 0.09 | 0.12 | 0.15 | 0.22 | 0.30 | 0.38 | 0.48 |
| 100 HV | 0.014 | 0.019 | 0.028 | 0.030 | 0.043 | 0.061 | 0.08 | 0.11 | 0.14 | 0.19 | 0.27 | 0.34 | 0.43 |
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.
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.
| HBW | Grubość blachy (mm) | 0,102 F/D2 | Warunek testowy |
|---|---|---|---|
| Poniżej 35 | Poniżej 1 | 2.5 | HBW 1/2,5/30 lub mikrovickers |
| Poniżej 35 | od 1 do 2,5 | 5 | HBW 1/5/30 |
| Powyżej 35 | od 2,5 do 5 | 10 | HBW 2,5/62,5/30 |
| Powyżej 35 | od 5 do 10 | 10 | HBW 5/250/30 |
| Powyżej 35 | Powyżej 10 | 10 | HBW 10/1 000/30 |
Głównymi skalami twardości Rockwella stosowanymi w przypadku blach aluminiowych są HRB, HRE, HRF i HR15T.
| HRB | HBS | HRE | HBS | HRF | HBS | HR15T | HBS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 72 | 70 | 62 | 59.7 | 61 | 67.3 | 64 |
| 72 | 125 | 100 | 130 | 100 | 130 | 90.1 | 170 |
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.
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.

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.
Udostępnij swój rysunek, materiał, docelową tolerancję lub pytanie dotyczące zastosowania. Nasz zespół inżynierów może pomóc w przeanalizowaniu trasy obróbki i zasugerować praktyczny następny krok.
Przewodnik po materiałach
Twardość miedzi i stopów miedzi można mierzyć metodami Brinella, Rockwella, Vickersa lub Webstera, jednak właściwy wybór zależy od zakresu twardości,...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Czyste aluminium jest miękkie, ponieważ dyslokacje mogą stosunkowo łatwo przemieszczać się w jego sieci krystalicznej. Stopowanie sprawia, że aluminium staje się twardsze dzięki wprowadzeniu atomów substancji rozpuszczonej...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Stopy aluminium rozwijały się równolegle z lotnictwem, przechodząc od wczesnych odlewów silnikowych do wysoce wytrzymałych i odpornych na uszkodzenia konstrukcji płatowca. Niniejszy przewodnik wyjaśnia rolę...
Przeczytaj artykułStudia przypadków / Projekty
Cienkościenne aluminiowe półkule charakteryzują się niską sztywnością i łatwo ulegają odkształceniom podczas toczenia CNC. Bezpośrednie uchwycenie lub dociśnięcie powoduje, że półkula pozostaje bez podparcia,...
Przeczytaj artykuł