Slon16.cc
  1. Slon16.cc
  2. Твердометрия
  3. Переносной твердомер

ОТНОШЕНИЕ СКОРОСТЕЙ · ШКАЛА HL

900Н

Slon16.cc: определение твёрдости металла переносным твердомером

Такова сила удара бойка датчика типа D. У датчика G — 2500 Н, у C — 500 Н. Именно она решает, достаточно ли положить деталь на верстак или её придётся притирать к плите.

Как это считается Проверить свою деталь

МЕХАНИЗМ

Что на самом деле измеряет боёк переносного твердомера

Метод предложил швейцарский инженер Дитмар Либ в 1975 году. Прибор не смотрит на отпечаток и не считает его площадь — он сравнивает две скорости одного и того же бойка.

V разгона V отскока отпечаток 500 мкм катушка: ЭДС ∝ скорость

Магнит внутри бойка и катушка индуктивности

В бойке сидит магнит, на носке — шарик из карбида вольфрама диаметром 3 мм. Пролетая сквозь катушку, магнит наводит ЭДС, пропорциональную скорости. Прибор делит скорость после удара на скорость до него и умножает на тысячу — так получается число HL.

Почему к HL всегда приписывают букву датчика

Энергия удара у датчиков C, D, DC, DL, E, G и S разная, поэтому одна и та же деталь даст разные числа. Корректная запись выглядит как 430 HLD — значение 430 получено датчиком типа D. Без буквы число не значит ничего, и материалы Slon16 всегда приводят её.

УСЛОВИЯ КОНТРОЛЯ

Границы применимости ударного датчика типа D

Паспортные требования к изделию — не формальность. Лёгкая деталь просто отпрыгнет от бойка, и прибор посчитает часть потерянной энергии за мягкость металла.

  • Масса детали, при которой ничего подкладывать не нужноот 5 кг
  • Масса 2–5 кг: требуется массивное опорное основание2…5 кг
  • Масса от 50 г: основание плюс притирка на контактной смазке0,05…2 кг
  • Толщина в зоне удара без дополнительных мерот 20 мм
  • Толщина с опорной плитой под точкой замераот 5 мм
  • Шероховатость площадки, не более (класс N7, Rz 10 мкм)Ra 3,2 мкм
  • Радиус кривизны без опорных насадокот 30 мм
  • Упрочнённый слой, который датчик D ещё «видит» отдельно от основыот 0,8 мм
  • Шаг между соседними отпечаткамиот 3 мм
  • Отступ от кромки деталиот 5 мм
  • Диаметр зачищенной площадки под опорное кольцо Ø20 ммот 10 мм

Когда метод отскока заменяют другим прибором

Тонкая стенка или мелкая деталь — случай для ультразвукового контактно-импедансного метода: у МЕТ-Д1 порог 3 кг и 12 мм. Алюминиевый профиль до 6 мм меряют щипцами Вебстера. Комплект тарированных напильников Tsubosan из шести штук стоит около 16 300 ₽ и даёт только вилку «твёрже/мягче».

ТОЧНОСТЬ И ШКАЛЫ

Перевод HLD в HRC и HB: где Slon16 советует остановиться

Переводные таблицы в памяти прибора — эмпирика по DIN 50150 и ASTM E140, а не физика. ГОСТ 18835-73 прямо говорит, что общего точного перевода чисел твёрдости не существует.

Шкала Либа, сталь300—900

Рабочий диапазон HLD для стали и стального литья. Серый чугун укладывается в 360—650, литейный алюминий — в 174—560.

Погрешность HRC±2

Предел допускаемой абсолютной погрешности портативного прибора по шкале «C» Роквелла после калибровки на мере.

Погрешность HB±12

По Бринеллю разброс уже заметен: при 200 HB это ±6 % и ровно та причина, по которой приёмку по ГОСТ ведут на стационарном прессе.

Погрешность HV±15

По Виккерсу — самая широкая вилка среди пересчётных шкал переносного твердомера.

Замеров на участок≥5

Меньше пяти ударов среднее считать нельзя. Некорректные значения из выборки удаляют до расчёта.

Отпечаток при 45 HRC500

Микрометров в диаметре при глубине около 200 мкм. На зеркальной поверхности след виден невооружённым глазом.

Ресурс шарика600 000

Измерений на одном твердосплавном шарике бойка. Направляющую трубку чистят щёткой каждые 1000—2000 ударов, смазка внутри запрещена.

Межповерочный интервал1 год

Для приборов из Госреестра СИ. Меры твёрдости берут по ГОСТ 9031-75 и ГОСТ 8.426-81 — обычно пара 25±5 и 65±5 HRC.

Предел прочности из твёрдости — отдельная оговорка

Шкала Rm пересчитывает бринеллевское число во временное сопротивление по ГОСТ 22761-77 и работает только для конструкционных углеродистых сталей перлитного класса. Заявленная точность — около 5 %. Для легированных и аустенитных марок ссылаться на эту цифру нельзя.

РАЗБОР ОДНОГО СЛУЧАЯ

Вал диаметром 90 мм после закалки ТВЧ: замер твердомером по шагам

Ситуация типовая: вал лежит в цехе, снимать его и везти в лабораторию никто не будет. Масса за сотню килограммов, слой ТВЧ около 2 мм, требование чертежа — 45…52 HRC.

  1. Оценить массу, толщину и слой ТВЧ

    Вал тяжелее 5 кг и толще 20 мм, опорная плита не нужна. Слой закалки 2 мм с запасом перекрывает порог 0,8 мм для датчика D — значит, боёк не «провалится» в мягкую сердцевину.

    Верно: деталь лежит свободно, без тисков и струбцин

  2. Зачистить площадку до Ra 3,2 мкм

    Окалину и ржавчину снимают шлифмашинкой на малых оборотах, площадка нужна не меньше 10 мм — под опорное кольцо Ø20 мм. Греть металл до синевы нельзя: перегретый слой изменит ту самую твёрдость, которую вы измеряете.

    Верно: металл матовый, без цветов побежалости

  3. Подобрать опорное кольцо под радиус 45 мм

    Радиус кривизны больше 30 мм, поэтому штатное кольцо подходит. Для валов тоньше 60 мм пришлось бы ставить насадку из комплекта — Z25-50 для выпуклого цилиндра или HZ16.5-30 для вогнутого.

    Верно: между кольцом и металлом нет воздушного зазора

  4. Проверить прибор на мере твёрдости

    Мера 45±5 HRC притирается к поверочной плите по ГОСТ 10905-86 тонким слоем ЦИАТИМ-221 по ГОСТ 9433-80. Три удара, среднее, сверка с выгравированным номиналом. Разошлось больше чем на ±2 HRC — калибровка.

    Верно: среднее по мере укладывается в паспортную погрешность

  5. Бить перпендикулярно оси вала

    Направление проката совпадает с осью, а вдоль проката модуль упругости выше и результат уползает вниз. Датчик ставят строго под 90° к образующей, в меню выбирают фактическое направление удара — вниз, горизонтально или вверх.

    Верно: прибор не дёрнулся в момент спуска

  6. Сделать серию и отбросить выбросы

    Пять ударов с шагом от 3 мм и отступом 5 мм от торца, одно измерение — 4—7 секунд со взводом шомполом. Повторно бить в старую лунку запрещено: наклёп завышает показания. Разброс 47—51 HRC при одиночном 43 HRC нормален, одиночное удаляют из статистики.

    Верно: среднее из пяти попало в поле чертежа 45…52 HRC

ЗАБЛУЖДЕНИЯ

Четыре мифа о методе Либа, которые дороже всего обходятся

Как думают
Твердомер измеряет HRC.
Как есть
Он измеряет HL и пересчитывает. Калибровать прибор нужно на мере той самой шкалы и того самого диапазона, в котором вы собираетесь работать, иначе пересчёт уводит результат.
Как думают
Показания разных приборов сопоставимы.
Как есть
Сравнительные испытания малогабаритных твердомеров (Струтынский, Худяков, 2011) показали заметное расхождение между производителями. Сопоставимы приборы, сделанные по ASTM A956 и DIN 50156.
Как думают
Деталь надёжнее зажать в тиски.
Как есть
Зажим нагружает изделие, и часть энергии удара уходит в напряжённый металл. Паспорта прямо запрещают тиски и струбцины: лёгкое изделие притирают к плите на смазке.
Как думают
Нержавейка меряется так же, как углеродистая сталь.
Как есть
Аустенитные стали 300-й серии, ледебуритные и жаропрочные инструментальные из-за высокого модуля упругости занижают HL. Контроль ведут в поперечном сечении. Намагниченную деталь методом отскока не меряют вовсе — поле изделия влияет на катушку датчика.

ЧЕТЫРЕ ВОПРОСА

Подойдёт ли вашей детали динамический твердомер

Отвечайте по датчику типа D — он стоит в базовой комплектации почти всех переносных приборов.

Проверка условий контроля

Сколько весит деталь?

Какая толщина металла в точке замера?

Можно ли зачистить площадку Ø10 мм до Ra 3,2 мкм?

Что за материал и в каком он состоянии?

ЧАСТЫЕ ВОПРОСЫ

Slon16 отвечает о переносных твердомерах