Az anyagtudomány és a mérnöki tudományok területén a keménységvizsgálat alapvető és kulcsfontosságú eljárás. Értékes betekintést nyújt az anyag deformációval szembeni ellenálló képességébe, ami elengedhetetlen a különféle alkalmazásokhoz való alkalmasságának felméréséhez. A Vickers keménységvizsgálat az egyik legszélesebb körben alkalmazott módszer nagy pontosságának és sokoldalúságának köszönhetően. A Vickers keménységvizsgálatának kulcstényezője a behúzási szög, amely jelentősen befolyásolja a vizsgálati eredményeket és az anyag tulajdonságainak általános megértését. A Vickers Testing Machine beszállítójaként jól ismerjük ennek a vizsgálati módszernek az árnyalatait és a behúzási szög szerepét.
A Vickers keménységvizsgálat alapjai
A Vickers keménységvizsgálat során egy négyzet alakú piramis alakú bemélyedést nyomnak a vizsgált anyag felületébe meghatározott terhelés mellett. Egy beállított tartózkodási idő után a terhelést eltávolítjuk, és megmérjük az anyag felületén maradt bemélyedés méretét. A Vickers keménységi számot (HV) a következő képlettel számítjuk ki:
[HV = \frac{1,8544F}{d^{2}}]
ahol (F) az alkalmazott terhelés kilogrammban - az erő (kgf) és (d) a négyzet alakú bemélyedés két átlójának átlagos hossza milliméterben.
Szabványos behúzási szög a Vickers-tesztben
A Vickers keménységi tesztben használt szabványos behúzó négyzet alapú gúla alakú, amelynek homlokszöge (136^{\circ}). Ezt a speciális szöget több okból is választották. Először is lehetővé teszi egy viszonylag nagy és jól meghatározott bemélyedés kialakítását a vizsgált anyagon. Egy nagy bemélyedés könnyebben pontosan mérhető, így csökken a mérési hiba. Másodszor, a (136^{\circ}) szög jó egyensúlyt biztosít a behatolási mélység és a bemélyedés mérete között. Ez az egyensúly biztosítja, hogy a teszt az anyagok széles skáláján alkalmazható legyen, a lágy polimerektől a keményfémekig és a kerámiákig.
A behúzási szög hatása a behúzási geometriára
A behúzási szög közvetlen hatással van az anyag felületén kialakított bemélyedés geometriájára. A kisebb behúzási szög sekélyebb és megnyúltabb bemélyedést eredményez, míg a nagyobb behúzási szög mélyebb és négyzetszerűbb bemélyedést eredményez.
A bemélyedés szögének csökkentésével a bemélyedés megnyúlik, mivel a bemélyedés ferdeebb szögben hatol be az anyagba. Ez nehézségeket okozhat a bemélyedés átlóinak pontos mérésében, különösen az inhomogén mikrostruktúrájú anyagoknál. Ezzel szemben a nagyobb behúzási szög szabályosabb és szimmetrikusabb behúzást hoz létre, ami könnyebben pontosan mérhető.
Hatás a keménység mérésére
A behúzási szög a számított Vickers keménységi számot is befolyásolja. A kisebb behúzási szög a keménységi érték túlbecsléséhez vezethet. Ennek az az oka, hogy a kisebb szögű behúzás által alkotott sekélyebb bemélyedés nem feltétlenül tükrözi teljes mértékben az anyag ömlesztett tulajdonságait. A felület közelében lévő anyagot befolyásolhatják olyan tényezők, mint a felületi érdesség, a megmunkálási keményedés vagy a vékony oxidréteg jelenléte. Ennek eredményeként a sekélyebb bemélyedés által mért alakváltozással szembeni ellenállás nagyobb lehet, mint az anyag tényleges térfogati keménysége.
Másrészt a nagyobb behúzási szög általában pontosabb képet ad az anyag keménységéről. A nagyobb szögű bemélyedés által kialakított mélyebb bemélyedést kevésbé befolyásolják a felületi hatások, és nagyobb valószínűséggel nagyobb mennyiségű anyagból mintát vesznek. Ha azonban a behúzási szög túl nagy, a bemélyedés túl nagyra válhat, ami az anyag túlzott deformációját okozhatja, és potenciálisan befolyásolja a próbadarab integritását.
Hatás a különböző anyagtípusokra
A behúzási szög hatása a Vickers keménységvizsgálatra a vizsgált anyag típusától függően változik.
Fémek
Fémeknél a szabványos (136^{\circ}) behúzási szög általában elegendő a megbízható keménységi eredmények eléréséhez. A fémek jellemzően viszonylag homogén mikroszerkezettel rendelkeznek, és a szabványos behúzóelem olyan mélységig képes behatolni az anyagba, amely pontosan tükrözi a térfogati keménységet. Egyes nagyon finom szemcsés szerkezetű vagy nagyfokú megmunkálású - felületközeli keménységű fémeknél azonban kisebb behúzási szög is alkalmazható a felületi réteg keménységének mérésére. Például vékony fémbevonatok vizsgálatánál kisebb szögű behúzás használható, hogy elkerüljük a hordozóanyag befolyását.
Kerámia
A kerámiák törékeny anyagok, és a behúzási szög jelentős hatással lehet a vizsgálati eredményekre. Kisebb behúzási szög repedést okozhat a bemélyedés körül a bemélyedés csúcsán lévő magas feszültségkoncentráció miatt. Ez a repedés pontatlan keménységmérésekhez vezethet. Ezért a kerámia anyagoknál gyakran előnyben részesítik a nagyobb behúzási szöget a feszültség egyenletesebb elosztása és a repedés valószínűségének csökkentése érdekében.
Polimerek
A polimerek puha és viszkoelasztikus anyagok. A kisebb behúzási szög kifejezettebb viszkoelasztikus reakciót eredményezhet a benyomódási folyamat során. Az anyag a bemélyedés körül áramolhat, ami megnehezíti a jól meghatározott bemélyedés elérését. A nagyobb behúzási szög segíthet minimalizálni a viszkoelasztikus hatásokat, és stabilabb bemélyedést biztosít a pontos keménységmérés érdekében.
Vickers vizsgálógépeink és a behúzási szög szempontjai
A Vickers tesztgép beszállítójaként megértjük a behúzási szög fontosságát a keménységvizsgálatban. A miénkMicro Vickers keménységmérő gépÚgy tervezték, hogy pontos és megbízható keménységmérést biztosítson. Nagy pontosságú, szabványos (136^{\circ}) szögű behúzóval van felszerelve, amely biztosítja, hogy a vizsgálati anyagon kialakított bemélyedés jól meghatározott és könnyen mérhető legyen.
Ezen kívül a miKnoop keménységmérőfigyelembe veszi a behúzás geometriájának hatását is. A Knoop behúzó egy adott szögű, hosszúkás piramis alakú, amely alkalmas vékony filmek és rideg anyagok tesztelésére, ahol a szabványos Vickers behúzás esetleg nem megfelelő.
A miénkDigitális kijelző Alacsony terhelésű Vickers keménységmérő géprugalmasságot kínál a terhelés alkalmazásában és a behúzás kiválasztásában. Ez lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy az anyagtípus és a vizsgálat konkrét követelményei alapján a legmegfelelőbb vizsgálati paramétereket válasszák ki.
Következtetés és cselekvésre ösztönzés
A behúzási szög döntő szerepet játszik a Vickers keménységvizsgálatában. Befolyásolja a bemélyedés geometriáját, a keménységmérés pontosságát és a vizsgálat alkalmasságát a különböző anyagtípusokhoz. A Vickers tesztelőgép beszállítójaként elkötelezettek vagyunk amellett, hogy kiváló minőségű vizsgálóberendezéseket biztosítsunk, amelyek figyelembe veszik ezeket a tényezőket a pontos és megbízható eredmények biztosítása érdekében.
Ha részt vesz anyagkutatásban, minőség-ellenőrzésben vagy bármely más olyan területen, amely keménységvizsgálatot igényel, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot a Vickers vizsgálógépeinkkel kapcsolatos további információkért. Szakértői csapatunk készen áll az Ön igényeinek leginkább megfelelő felszerelés kiválasztásában. Akár fémeket, kerámiákat, polimereket vagy más anyagokat tesztel, nálunk megtalálja az igényeinek megfelelő megoldást.
Hivatkozások
- ASTM E92 - 17, Standard vizsgálati módszerek a fémes anyagok Vickers-keménységére és Knoop-keménységére.
- ISO 6507 - 1:2018, Fémanyagok – Vickers keménységi vizsgálat – 1. rész: Vizsgálati módszer.
- Callister, WD és Rethwisch, DG (2018). Anyagtudomány és mérnöki tudomány: Bevezetés. Wiley.