U području znanosti o materijalima i inženjerstva, ispitivanje tvrdoće je temeljni i ključni postupak. Pruža dragocjene uvide u otpornost materijala na deformacije, što je bitno za procjenu njegove prikladnosti za različite primjene. Ispitivanje tvrdoće po Vickersu jedna je od najčešće korištenih metoda zbog svoje visoke točnosti i svestranosti. Ključni čimbenik u ispitivanju tvrdoće po Vickersu je kut utiskivača, koji značajno utječe na rezultate ispitivanja i cjelokupno razumijevanje svojstava materijala. Kao dobavljač Vickersovih strojeva za ispitivanje, dobro smo upućeni u nijanse ove metode ispitivanja i ulogu kuta utiskivača.
Osnove ispitivanja tvrdoće po Vickersu
Ispitivanje tvrdoće po Vickersu uključuje utiskivanje utiskivača u obliku četvrtaste piramide u površinu ispitnog materijala pod određenim opterećenjem. Nakon određenog vremena zadržavanja, opterećenje se uklanja i mjeri se veličina udubljenja koja je ostala na površini materijala. Vickersov broj tvrdoće (HV) izračunava se pomoću sljedeće formule:
[HV = \frac{1,8544F}{d^{2}}]
gdje je (F) primijenjeno opterećenje u kilogramima - sila (kgf) i (d) je prosječna duljina dviju dijagonala kvadratnog udubljenja u milimetrima.
Standardni kut utiskivača u Vickersovom ispitivanju
Standardni indenter koji se koristi u Vickersovom ispitivanju tvrdoće ima kvadratni oblik piramide s kutom lica od (136^{\circ}). Ovaj specifični kut odabran je iz nekoliko razloga. Prvo, omogućuje stvaranje relativno velikog i dobro definiranog udubljenja na ispitnom materijalu. Veliko udubljenje lakše je precizno izmjeriti, čime se smanjuje pogreška mjerenja. Drugo, kut (136^{\circ}) osigurava dobru ravnotežu između dubine prodiranja i veličine udubljenja. Ova ravnoteža osigurava da se test može primijeniti na širok raspon materijala, od mekih polimera do tvrdih metala i keramike.
Utjecaj kuta utiskivača na geometriju utiskivanja
Kut udubljenja ima izravan utjecaj na geometriju udubljenja formiranog na površini materijala. Manji kut utiskivanja rezultirat će plićim i izduženijim udubljenjem, dok će veći kut utiskivanja proizvesti dublje i više četvrtasto udubljenje.
Kada se kut utiskivača smanji, udubljenje postaje izduženije jer utiskivač prodire u materijal pod više kosim kutom. To može dovesti do poteškoća u točnom mjerenju dijagonala udubljenja, posebno kod materijala s nehomogenom mikrostrukturom. Nasuprot tome, veći kut utiska stvara pravilniju i simetričniju udubinu, koju je lakše precizno izmjeriti.
Utjecaj na mjerenje tvrdoće
Kut utiskivača također utječe na izračunati Vickersov broj tvrdoće. Manji kut utiskivača može dovesti do precjenjivanja vrijednosti tvrdoće. To je zato što pliće udubljenje formirano manjim - kutnim utiskivačem možda neće u potpunosti predstavljati svojstva mase materijala. Na materijal u blizini površine mogu utjecati čimbenici kao što su hrapavost površine, otvrdnuće ili prisutnost tankog oksidnog sloja. Kao rezultat toga, otpornost na deformaciju mjerena plićim udubljenjem može biti veća od stvarne ukupne tvrdoće materijala.
S druge strane, veći kut utiskivača općenito daje točniji prikaz ukupne tvrdoće materijala. Dublje udubljenje formirano većim kutnim utiskivačem manje je pod utjecajem površinskih učinaka i veća je vjerojatnost da će uzorkovati veći volumen materijala. Međutim, ako je kut utiska prevelik, udubljenje može postati preveliko, uzrokujući pretjeranu deformaciju materijala i potencijalno utječući na cjelovitost ispitnog uzorka.
Utjecaj na različite vrste materijala
Utjecaj kuta utiskivača na ispitivanje tvrdoće po Vickersu varira ovisno o vrsti materijala koji se ispituje.
Metali
U metalima je standardni (136^{\circ}) kut utiskivača obično dovoljan za dobivanje pouzdanih rezultata tvrdoće. Metali obično imaju relativno homogenu mikrostrukturu, a standardni utiskivač može prodrijeti u materijal do dubine koja točno odražava tvrdoću mase. Međutim, za neke metale s vrlo finom zrnastom strukturom ili visokim stupnjem obrade - otvrdnjavanja blizu površine, manji kut utiskivača može se koristiti za mjerenje tvrdoće površinskog sloja. Na primjer, u proučavanju tankih metalnih prevlaka, može se koristiti manji utiskivač pod kutom kako bi se izbjegao utjecaj materijala podloge.
Keramika
Keramika je krhki materijal, a kut utiskivača može imati značajan utjecaj na rezultate ispitivanja. Manji kut utiskivača može uzrokovati pucanje oko udubljenja zbog velike koncentracije naprezanja na vrhu utiskivača. Ovo pucanje može dovesti do netočnih mjerenja tvrdoće. Stoga se za keramičke materijale često daje prednost većem kutu utiskivača kako bi se naprezanje ravnomjernije rasporedilo i smanjila vjerojatnost pucanja.
polimeri
Polimeri su mekani i viskoelastični materijali. Manji kut utiskivača može rezultirati izraženijim viskoelastičnim odgovorom tijekom procesa utiskivanja. Materijal može teći oko utiskivača, što otežava dobivanje dobro definiranog udubljenja. Veći kut utiskivanja može pomoći u smanjenju viskoelastičnih učinaka i omogućiti stabilnije utiskivanje za točno mjerenje tvrdoće.
Naši Vickersovi strojevi za ispitivanje i razmatranje kuta utiskivača
Kao dobavljač Vickersovih strojeva za ispitivanje, razumijemo važnost kuta utiskivača u ispitivanju tvrdoće. NašeMicro Vickersov stroj za ispitivanje tvrdoćedizajniran je za točna i pouzdana mjerenja tvrdoće. Opremljen je visokopreciznim utiskivačem sa standardnim (136^{\circ}) kutom, čime se osigurava da je udubljenje formirano na ispitivanom materijalu dobro definirano i jednostavno za mjerenje.
Osim toga, našKnoop mjerač tvrdoćetakođer uzima u obzir utjecaj geometrije utiskivača. Knoop indenter ima izduženi oblik piramide sa specifičnim kutom, koji je prikladan za ispitivanje tankih filmova i krhkih materijala gdje standardni Vickersov indenter možda nije prikladan.
NašeDigitalni zaslon za ispitivanje tvrdoće po Vickersu s niskim opterećenjemnudi fleksibilnost u primjeni opterećenja i odabiru utiskivača. To korisnicima omogućuje odabir najprikladnijih parametara ispitivanja na temelju vrste materijala i specifičnih zahtjeva ispitivanja.
Zaključak i poziv na akciju
Kut utiskivača igra presudnu ulogu u ispitivanju tvrdoće po Vickersu. Utječe na geometriju udubljenja, točnost mjerenja tvrdoće i prikladnost ispitivanja za različite vrste materijala. Kao dobavljač Vickers strojeva za testiranje, predani smo pružanju visokokvalitetne opreme za testiranje koja uzima u obzir ove čimbenike kako bi osigurala točne i pouzdane rezultate.
Ako ste uključeni u istraživanje materijala, kontrolu kvalitete ili bilo koje drugo područje koje zahtijeva ispitivanje tvrdoće, pozivamo vas da nas kontaktirate za više informacija o našim Vickers strojevima za ispitivanje. Naš tim stručnjaka spreman je pomoći Vam pri odabiru najprikladnije opreme za Vaše specifične potrebe. Bez obzira testirate li metale, keramiku, polimere ili druge materijale, imamo rješenje koje će zadovoljiti vaše zahtjeve.
Reference
- ASTM E92 - 17, Standardne metode ispitivanja za Vickersovu i Knoopovu tvrdoću metalnih materijala.
- ISO 6507 - 1:2018, Metalni materijali — Ispitivanje tvrdoće po Vickersu — 1. dio: Metoda ispitivanja.
- Callister, WD i Rethwisch, DG (2018). Znanost o materijalima i inženjerstvo: Uvod. Wiley.