Skala Rockwella

Pomiar twardości różnicowej głębokości został opracowany w 1908 roku przez wiedeńskiego profesora Paula Ludwika w swojej książce Die Kegelprobe (w skrócie „test stożkowy”). [3] Metoda różnicowo-głębokościowa odjęła błędy związane z niedoskonałościami mechanicznymi układu, takimi jak luzy i niedoskonałości powierzchni. Brinella Test twardości, wynaleziony w Szwecji, został opracowany wcześniej – w 1900 roku – ale to była powolna, nie przydatna w pełni hartowanej stali i wyszedł zbyt duże wrażenie należy uznać nieniszczące .

Hugh M. Rockwell (1890-1957) i Stanley P. Rockwell (1886-1940) z Connecticut w Stanach Zjednoczonych współwynaleźli „twardościomierz Rockwella”, maszynę różnicową. Złożyli wniosek o patent 15 lipca 1914 r. [4] Wymogiem dla tego testera było szybkie określenie wpływu obróbki cieplnej na stalowe bieżnie łożysk. Wniosek został następnie zatwierdzony 11 lutego 1919 r. i posiada patent USA nr 1 294 171 . W momencie wynalezienia, zarówno Hugh, jak i Stanley Rockwell pracowali dla New Departure Manufacturing Co. w Bristolu w stanie Connecticut . [5] New Departure był głównym producentem łożysk kulkowych, który w 1916 roku stał się częścią United Motors, a wkrótce potem General Motors Corp.

Po odejściu z firmy Connecticut, Stanley Rockwell z Syracuse w stanie Nowy Jork złożył 11 września 1919 r. wniosek o ulepszenie oryginalnego wynalazku, który został zatwierdzony 18 listopada 1924 r. Nowy tester posiada patent USA nr 1516207 . [6] [7] Rockwell przeniósł się do West Hartford w stanie Connecticut i dokonał dodatkowej poprawy w 1921 roku. [7] Stanley współpracował z producentem instrumentów Charlesem H. Wilsonem z Wilson-Mauelen Company w 1920 roku, aby skomercjalizować swój wynalazek i opracować standaryzowane testy maszyny. [8] Stanley założył firmę zajmującą się obróbką cieplną około 1923 roku, Stanley P. Rockwell Company, która nadal istnieje w Hartford, CT. Późniejsza firma Wilson Mechanical Instrument Company zmieniła właściciela na przestrzeni lat i została przejęta przez Instron Corp. w 1993 roku. [9]

Klasyfikacje twardościomierzy Rockwella oparte na skalach Rockwella

Twardościomierz Rockwella: HRA, HRB, HRC [10]

Twardościomierz powierzchniowy Rockwella: 15N, 30N, 45N, 15T, 30T, 45T, 15W, 30W, 45W, 15X, 30X, 45X, 15Y, 30Y, 45Y

Twardościomierz Rockwell tworzyw sztucznych: HRE, HRL, HRM

Twardościomierz Twin Rockwell (nazywany również twardościomierzem Rockwella i powierzchniowym Rockwella): HRA, HRB, HRC, 15N, 15T, 15W, 15X, 15Y, 30N, 30T, 30W, 30X, 30Y, 45N, 45T, 45W, 45X, 45 lat [11]

Skale i wartości

Istnieje kilka skal alternatywnych, z których najczęściej używa się skal „B” i „C”. Oba wyrażają twardość jako dowolną liczbę bezwymiarową .

SkalaSkrótZaładujWgłębnikPosługiwać sięNs
ZAHRA60 kgf120 ° diament spheroconical Węglik wolframu1000,002 mm
bHRB100 kgf1 / 16 -cal średnicy (1,588 mm) stali kuliAluminium, mosiądz i miękkie stale1300,002 mm
doHRC150 kgf120° diamentowy sferostożkowyTwardsze stale >B1001000,002 mm
reHRD100 kgf120° diamentowy sferostożkowy1000,002 mm
miHRE100 kgf1 / 8 -cal średnicy (3,175 mm) stali kuli1300,002 mm
faHRF60 kgf1 / 16 -cal średnicy (1,588 mm) stali kuli1300,002 mm
solHRG150 kgf1 / 16 -cal średnicy (1,588 mm) stali kuli1300,002 mm
HHRH60 kgf1 / 8 -cal średnicy (3,175 mm) stali kuliAluminium, Cynk, Ołów (16)
KHRK150 kgf1 / 8 -cal średnicy (3,175 mm) stali kuliStop łożyskowy, cyna, twarde tworzywa sztuczne [16]
 Nazywany również wcinaczem brale
  • Z wyjątkiem badania cienkich materiałów zgodnie z A623, stalowe kulki wgłębnika zostały zastąpione kulkami z węglika wolframu o różnych średnicach. Gdy stosuje się wgłębnik kulkowy, litera „W” jest używana do wskazania, że ​​użyto kulki z węglika wolframu, a litera „S” wskazuje na użycie kulki stalowej. Np.: 70 HRBW wskazuje, że odczyt wyniósł 70 w skali B Rockwella przy użyciu wgłębnika z węglika wolframu. [17]

Te powierzchowne skale Rockwell stosowanie niższych obciążeń i płytsze wrażenia na kruche i bardzo cienkich materiałów. Skala 45N wykorzystuje obciążenie 45 kgf na wgłębnik Brale w kształcie stożka diamentowego i może być stosowana do gęstej ceramiki . Skala 15T wykorzystuje obciążenie 15 kgf na kulkę ze stali hartowanej o średnicy 1 ⁄ 16 cali (1,588 mm) i może być używana na blasze .

Skale B i C nakładają się na siebie, tak że odczyty poniżej HRC 20 i powyżej HRB 100, ogólnie uważane za niewiarygodne, nie muszą być przyjmowane ani określane.

Typowe wartości

  • Bardzo twarda stal (np. dłuta, wysokiej jakości ostrza noża ): HRC 55–66 (hartowana stal węglowa szybkotnąca i stal narzędziowa, taka jak M2, W2, O1, CPM-M4 i D2, a także wiele nowszych stali nierdzewnych z metalurgii proszków takie jak CPM-S30V, CPM-154, ZDP-189. Istnieją stopy, które utrzymują HRC w górę 68-70, takie jak opracowany przez Hitachi HAP72. Są one niezwykle twarde, ale także nieco kruche.) [18]
  • Osie : około HRC 45-55
  • Mosiądz: HRB 55 (Mosiądz niski, UNS C24000, hartowanie H01) do HRB 93 (Mosiądz kasetowy, UNS C26000 (mosiądz 260), hartowanie H10) [19]

Kilka innych wag, w tym rozbudowana skala A, jest używanych do specjalistycznych zastosowań. Istnieją specjalne skale do pomiaru próbek nawęglanych .

Normy

  • Międzynarodowy ( ISO )
    • ISO 6508-1: Materiały metalowe – Test twardości Rockwella – Część 1: Metoda badawcza (skale A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
    • ISO 6508-2: Materiały metalowe – Test twardości Rockwella – Część 2: Weryfikacja i kalibracja maszyn testujących i wgłębników
    • ISO 6508-3: Materiały metalowe – Test twardości Rockwella – Część 3: Kalibracja bloków referencyjnych
    • ISO 2039-2: Tworzywa sztuczne – Oznaczanie twardości – Część 2: Twardość Rockwella
  • Standard amerykański ( międzynarodowy ASTM )
    • ASTM E18: Standardowe metody twardości Rockwella i powierzchniowej twardości Rockwella materiałów metalicznych

Testy

Wykres siły testu RockwellaZbliżenie wgłębnika i kowadła na twardościomierzu Rockwella.

Określenie twardości Rockwella materiału obejmuje przyłożenie niewielkiego obciążenia, a następnie obciążenia głównego. Niewielkie obciążenie ustala pozycję zerową. Główny ładunek jest przykładany, a następnie usuwany, przy jednoczesnym utrzymaniu mniejszego obciążenia. Głębokość penetracji od zerowego punktu odniesienia mierzy się z tarczy, na której twardszy materiał daje mniejszą miarę. Oznacza to, że głębokość penetracji i twardość są odwrotnie proporcjonalne. Główną zaletą twardości Rockwella jest możliwość bezpośredniego wyświetlania wartości twardości, co pozwala uniknąć żmudnych obliczeń związanych z innymi technikami pomiaru twardości.

Równanie na twardość Rockwella to {\ Displaystyle HR = N-{\ Frac {d} {s}}}{\ Displaystyle HR = N-{\ Frac {d} {s}}}, gdzie d jest głębokością (od punktu zerowego obciążenia), a N i s są współczynnikami skali, które zależą od skali używanego testu (patrz następna sekcja).

Jest zwykle stosowany w inżynierii i metalurgii . Jego popularność komercyjna wynika z szybkości, niezawodności, solidności, rozdzielczości i małego obszaru wcięć.

Kroki obsługi starszych twardościomierzy Rockwella:

  1. Załaduj siłę początkową: początkowa siła testu twardości Rockwella wynosi 10 kgf (98 N; 22 lbf); powierzchowna próba twardości Rockwella początkowa siła testowa wynosi 3 kgf (29 N; 6,6 lbf).
  2. Załaduj główny ładunek: odniesienie poniżej formularza / tabeli „Wagi i wartości”.
  3. Pozostaw główny ładunek na „czas przebywania” wystarczający do zatrzymania wcięcia.
  4. Zwolnij ładunek; wartość Rockwella będzie zazwyczaj automatycznie wyświetlana na tarczy lub ekranie. [12]

Aby uzyskać rzetelny odczyt, grubość próbki powinna być co najmniej 10-krotnością głębokości wgłębienia. [13] Ponadto odczyty powinny być dokonywane z płaskiej, prostopadłej powierzchni, ponieważ wypukłe powierzchnie dają niższe odczyty. Do pomiaru twardości powierzchni wypukłej można zastosować współczynnik korygujący. [14]

Najtwardsza stal
Logo