Các phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers

Độ cứng là một thuộc tính cơ bản của vật liệu. Nó phản ánh tính chịu uốn, mài mòn và trầy xước của vật liệu đó. Cùng với sự phát triển của nền khoa học đã cho ra đời nhiều phương pháp đo độ cứng khác nhau. Hôm nay, chúng tôi sẽ giới thiệu tới bạn 3 phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers phổ biến nhất hiện nay.

Cach-do-do-cung-cua-vat-lieu
Cách đo độ cứng của vật liệu

Khái niệm phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers

Nắm được khái niệm của từng phương pháp đo độ cứng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về tính chất của từng loại này.

Phương pháp đo độ cứng Rockwell là gì?

Trước tiên, bạn cần biết độ cứng Rockwell là gì?

Rockwell (HR) là một phương pháp đo nhanh được phát triển để ứng dụng trong việc kiểm soát sản xuất và đọc kết quả trực tiếp. Độ cứng Rockwell (HR) được tính toán bằng cách đo chiều sâu của vết lõm. Sau khi mũi đo tác động vào vật liệu mẫu ở một tải nhất định.

Phần mũi đo đầu vào là một viên kim cương hình nón hoặc đầu bi Carbide. Nó tùy thuộc vào cấu trúc kim loại và điều kiện bề mặt.

Minh-hoa-phuong-phap-thu-cua-phep-do-do-cung-Rockwell
Minh họa phương pháp thử của phép đo độ cứng Rockwell

Chú thích hình ảnh:

A = Độ sâu đạt được bởi đầu đo sau khi tải trọng đặt trước (tải nhỏ)

B = Vị trí của đầu đo tại thời điểm Tổng tải (Tải nhỏ cộng với Tải chính)

C = Vị trí cuối cùng đạt được bởi đầu đo sau khi vết lõm thu hồi lại do lực đàn hồi của vật liệu mẫu

D = Chiều sâu đo được đại diện cho sự khác biệt giữa tải trước và vị trí tải chính, được sử dụng để tính độ cứng Rockwell.

Vậy phương pháp đo độ cứng Rockwell là gì?

Phương pháp Rockwell theo tiêu chuẩn EN ISO 6508 là đo độ sâu vết lõm cố định được tạo ra bởi một lực trên đầu đo. Đầu tiên, một lực thử nghiệm sơ bộ (tải trước/tải phụ) sẽ xuyên qua bề mặt kim loại để giảm tác động của lớp vỏ bề mặt. Sau khi giữ lực thử sơ bộ cho một khoảng thời gian dừng xác định. Độ sâu đường cơ sở của vết lõm đã được đo.

Độ cứng Rockwell được xác định theo một đại lượng quy ước chứ không có thứ nguyên. Nó phụ thuộc vào chiều sâu vết lõm. Nếu chiều sâu càng lớn thì đồng nghĩa độ cứng càng nhỏ là ngược lại.

Phương pháp đo độ cứng Brinell (HB) là gì?

Đây là phương pháp lâu đời nhất được xác định bằng cách nhất một khối cầu bằng thép/thép cacbon cứng với đường kính D xác định với một lực F cho trước trong một khoảng thời gian lên về mặt vật liệu cần đo. Bi thép sẽ lún vào và tạo ra một vết lõm có đường kính Di trên bề mặt vật liệu. Qua đó, ta có thể tính được độ cứng Brinell của vật liệu. Chỉ số độ cứng HB được xác định bằng áp lực trung bình, biểu thị bằng Newton (N) trên 1mm² diện tích mặt cầu do vết lõm để lại.

Cong-thuc-thuc-hien-phep-do-do-cung-Brinell
Công thức thực hiện phép đo độ cứng Brinell

Phương pháp đo độ cứng Vickers là gì?

Phương pháp kiểm tra độ cứng Vicker là phương pháp đo độ cứng tế vi. Chủ yếu được dùng để đo các chi tiết nhỏ và mỏng, với độ sâu vết lõm nhỏ. Phương pháp Vicker dựa trên một hệ thống quang học. Nó kiểm tra độ cứng tế vi bằng cách sử dụng một đầu kim cương hình chóp 4 cạnh (góc giữa các mặt là 136 độ) để tạo ra một vết lõm. Sau đó đo kích thước hai đường cheo rồi lấy giá trị trung bình hai đường chéo và chuyển đổi thành giá trị độ cứng.

Phuong-phap-do-do-cung-Vicker
Phương pháp đo độ cứng Vicker

Đặc điểm của phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers

Mỗi một phương pháp đo độ cứng này đều có các đặc tính riêng của nó:

Đặc điểm của phương pháp đo độ cứng Rockwell

Tùy vào lực tác dụng mà người ta chia độ cứng Rockwell thành 3 thang tương ứng là A, B, C. Ngoài ra, có nhiều thang đo độ cứng Rockwell được ký hiệu là HRA, HRA, HRC… tùy thuộc vào kích thước và loại đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng.

Tải thử nghiệm sơ bộ (tải trước) dao động từ 3 kgf (được sử dụng đo độ cứng Rockwell trên bề mặt) đến 10 kgf (được sử dụng đo độ cứng Rockwell thông thường). Lực thử nghiệm dao động từ 15kgf đến 150 kgf đo độ cứng Rockwell thường xuyên) đến 500 đến 3000 kgf đo độ cứng lớn.

Đặc điểm của phương pháp đo độ cứng Brinell

Đường kính mũi đo phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo. Mẫu đo càng mỏng thì đường kính viên bi càng nhỏ. Đường kính mũi đo được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn quốc tế là 10mm, 5mm, 2.5mm và 1mm.

Phuong-phap-do-do-cung-Rockwell-Brinell-va-vickers
Phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers

Tải trọng đo trong phương pháp đo độ cứng Brinell cũng phụ thuộc vào vật liệu đo, nó tỷ lệ thuận với tỷ số L/D2. hiên, muốn kết quả đo được chính xác hơn ta nên chọn tải trọng sao cho tỷ lệ giữa đường kính vết lõm d và đường kính viên bi D nằm trong khoảng (0.2 – 0.6).

Đặc điểm của phương pháp đo độ cứng Vickers

Phương pháp đo độ cứng Vicker rất hữu ích để thử nghiệm trên các loại vật liệu có độ cứng cao. Nhưng trước đó, các mẫu thử phải được đánh bóng cao để cho phép đo kích thước của từng lần được hiển thị chính xác nhất. Tải trước của thang đo Vicker thường rất nhẹ, chỉ từ 10gf đến 1kgf. Mặc dù tải Vickers lớn có thể lên tới 30 kgf  trở lên.

Dau-thu-do-cung-Vicker-co-the-su-dung-cho-moi-loai-vat-lieu
Đầu thử độ cứng Vicker có thể sử dụng cho mọi loại vật liệu

Lưu ý: Trước khi đo, cần chuẩn bị mẫu đo có kích thước vừa đủ để vừa khớp vào máy. Bề mặt mẫu phải được mài mịn bề mặt giúp cho vết lõm được đều và hiển thị rõ ràng. Phải đảm bảo mẫu được giữ cố định và bề mặt vuông góc với đầu đo.

Phạm vi ứng dụng của phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers

Mỗi phương pháp đo độ cứng này đều được ứng dụng trong các trường hợp thực tế như sau:

– Phương pháp đo Rockwell: ứng dụng rộng rãi nhất cho nhiều chi tiết của các vật liệu có kích thước và hình dạng khác nhau. Nó chiếm khoảng 80% trong 3 phương pháp đo độ cứng này. Bởi phương pháp đo Rockwell có độ chính xác khá cao nên có thể đáp ứng được hầu hết các yêu cầu đo độ cứng thông thường.

– Phương pháp đo Vicker: ứng dụng rộng rãi cho việc đo các bề mặt vật liệu mạ phủ. Đây là phương pháp đo độ cứng có độ chính xác cao nhất. Do đó, giá máy đo độ cứng Vicker cũng thường cao hơn các loại khác.

Hinh-dang-dau-do-do-cung-Vickers
Hình dạng đầu đo độ cứng Vickers

– Phương pháp đo Brinell: ứng dụng phổ biến trong việc đo các chi tiết lớn như khuôn, vật đúc, rèn… Không bị ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt của vật cần đo. Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này không cao bằng 2 phương pháp trên. Do vậy, cần chú ý không dùng phương pháp này để đo độ cứng cho các chi tiết nhỏ, mỏng.

Đánh giá ưu nhược điểm của phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers

Phần cuối cùng của bài viết sẽ là đánh giá tổng quan ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp này:

Ưu nhược điểm của phương pháp đo độ cứng Rockwell

Phương pháp đo độ cứng Rockwell có ưu điểm là không cần sử dụng hệ thống quang học vẫn thực hiện dễ dàng và nhanh chóng. Nó cũng không phụ thuộc vào người vận hành và ít bị ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt.

Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là có nhiều thang đo khác nhau với các loại mũi đo và tải trọng khác nhau nên khó phân biệt và sử dụng cho đúng.

May-do-do-cung-Rockwell-Q150-RSC
Máy đo độ cứng Rockwell Q150 RCS

Ưu nhược điểm của phương pháp Brinell

Ưu điểm

– Phạm vi đo tương đối rộng

– Thử đơn giản, nhanh chóng, quá trình chuẩn bị mẫu không quá phức tạp và giá thành tương đối rẻ.

– Độ chính xác khá cao

– Có thể xác định được độ bền kéo của vật liệu thông qua độ cứng (một số vật liệu).

Nguyen-ly-do-do-cung-Brinell
Nguyên lý đo độ cứng Brinell

Nhược điểm

– Vết đo làm biến cứng vật liệu

– Không thích hợp cho vật liệu mỏng, mạ phủ, vật liệu quá cứng, các bề mặt cong và các vật liệu nhỏ.

– Chỉ đo chính xác với các vật liệu có độ dày trên 4mm

– Kết quả đo chịu ảnh hưởng bởi người vận hành

>> Có thể bạn quan tâm

Ưu nhược điểm của phương pháp Vicker

May-do-do-cung-Vickers
Máy đo độ cứng Vickers (HV)

Ưu điểm của phương pháp đo Vicker:

– Mang lại độ chính xác và độ tin cậy cao cho phép đo, dải đo rộng

– Chỉ dùng 1 đầu đo duy nhất để đo độ cứng cho tất cả các loại vật liệu, không cần thay thế đầu đo.

– Đo được độ cứng lớp xi mạ

– Đo được độ cứng các chi tiết rất nhỏ mà các phương pháp khác không để làm được

Nhược điểm:

– Thời gian chuẩn bị mẫu và thực hiện phép đo hơi lâu. Các mẫu đo cần phải được mài phẳng trước khi đo.

– Giá thành máy đo độ cứng Vicker cao.

– Có thể cần trang bị thêm máy cắt mẫu và mài mẫu.

Trên đây là thông tin chi tiết về 3 phương pháp đo độ cứng Rockwell, Brinell và Vickers. Đây là các phương pháp đo độ cứng vật liệu chính xác và phổ biến trên các dòng máy đo độ cứng hiện nay. Nếu bạn cần tìm hiểu và chọn mua máy đo độ cứng, liên hệ qua hotline của TKTech để được hỗ trợ tận tình nhất.

Bài viết liên quan
may do do am mun cua(1)
Nếu muốn sản xuất giấy, đồ nội thất bằng gỗ công nghiệp thì việc sử dụng máy đo độ ẩm dăm gỗ là việc rất quan trọng phải thực hiện. Việc đo độ ẩm mùn cưa sẽ giúp bạn biết chính xác xem độ ẩm đó đã đạt chuẩn hay…
thiet bi dinh vi a8
Với kích thước chỉ bằng một ngón tay, top 3 các thiết bị định vị nhỏ gọn mà bài viết giới thiệu sau đây cực kỳ hữu ích cho nhu cầu theo dõi của con người ngày nay. Nếu bạn đang có nhu cầu tìm hiểu về các thiết bị…
testo 470
Máy đo tốc độ vòng quay không tiếp xúc nào tốt nhất? Một trong những phương pháp đo tốc độ vòng quay được áp dụng phổ biến nhất hiện nay đó chính là đo không tiếp xúc. Chính vì vậy nên các dòng máy đo RPM sử dụng phương pháp…
nong dan thu hoach khom
Kỹ thuật trồng và chăm sóc cây dứa cho mùa bội thu Dứa là một loại quả có hương vị thơm ngon, ngọt thanh và nhiều vitamin nên rất được yêu thích hiện nay. Dễ trồng, dễ chăm là thế nhưng nếu như không đảm bảo đúng kỹ thuật thì…

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *