Подбор твердомера
Здесь можно подобрать подходящий для ваших целей твердомер.
Подходящих твердомеров нет
Если у вас возникли вопросы при подборе твердомера, вы можете обратиться за консультацией по адресу info@tverdomer.ru или по телефону +7 (495) 506-90-38
«Какой твердомер выбрать?»
Данная статья написана специалистами службы технической поддержки совместно с разработчиками ООО «Центр «МЕТ», имеющими многолетний опыт ответов на вопрос «Какой твердомер выбрать?». Поэтому мы надеемся, что полученная информация поможет читателю в подборе твердомера. Мы постараемся быть максимально объективными, а Вы в ближайшие 10-15 минут узнаете:
- о преимуществах и недостатках разных типов твердомеров;
- о единственно верном способе выбрать подходящий твердомер (спойлер: надо отталкиваться от объектов измерения);
В целом, твердомер может быть неподъёмным и точным (стационарным) или лёгким, мобильным и менее точным (портативным). Хотя бывают и полумеры типа «переносных», когда, в общем-то, можно было бы перенести, но, скорее всего, вам не захочется этого делать, так как это всё ещё тяжёлая штуковина, и под неё уже выделили специальный стол и т. д. При этом выигрыш в точности очень сомнителен.
Начнем со стационарных твердомеров. Основное преимущество – точность. Она достигается за счёт того, что стационарный твердомер реализует прямой метод измерений твёрдости. Что это значит? Это значит – сказали (по ГОСТу): вдавить алмазный конус с нагрузкой 150 кгс и измерить глубину, на которую этот конус опуститься – так и сделали. Измеренную величину подставили в формулу линейной зависимости и получили единицы HRC (Hardness Rockwell «C») – числа, которыми удобно оперировать. Никаких фокусов, никаких переводов. Это стационарный твердомер по шкале Роквелла «C». Ясно, что такой прибор измерения твёрдости будет самым точным, т.к. воспроизводит сам метод. Нагрузка 150 кгс – немалая, нужна чугунная станина, чтобы обеспечить, в том числе, достаточную точность геометрии внедрения при этом. Погрешность такого твердомера зависит от диапазона твёрдости. На примере твердомера Роквелла: ±2HRC для 20..35HRC, ±1.5HRC для 35..55 HRC, ±1.0HRC для 55..70HRC.
Главный недостаток, если не считать высокую стоимость по сравнению с портативными твердомерами, – нужно нести деталь к прибору, а не прибор к детали. Иногда это возможно, иногда неудобно, иногда нужно резать готовую деталь. Скорость измерения в таких твердомерах (без учёта измерения оптическим способом) порядка 10 с. Это связано с необходимостью выдерживать наконечник внутри детали некоторое время для учёта пластической деформации. Некритично, хотя зависит от того, как часто и как много деталей нужно измерять. Важно понимать, что толщина детали, которую подвергают измерению на твёрдость, должна быть достаточно большой. Порядок величины – 10-ти кратная глубина отпечатка. Точнее можно узнать в ГОСТах на соответствующие методы. Например, по шкале Роквелла не менее 0,8 мм для твёрдости 60 HRC и не менее 1,6 мм для твёрдости 20 HRC.
Портативные твердомеры измеряют твёрдость косвенным способом, путём пересчёта из некой физической величины, которую получают всё тем же вдавливанием (условно), но уже применяя гораздо меньшие усилия. Пересчёт осуществляется с помощью калибровки по известным образцам твёрдости в любую шкалу, даже придуманную самим пользователем. И это плюс, так как придаёт прибору универсальность. С другой стороны, любая дополнительная калибровка ведёт к росту погрешности (косвенные измерения), который зависит от калибровочной формулы. Это обстоятельство делает портативные твердомеры принципиально менее точными, по сравнению с прямыми методами. Важный вопрос – насколько менее точными. Об этом ниже.
Есть два основных портативных метода: динамический (измеряется отношение скоростей падения и отскока бойка от поверхности тела) и ультразвуковой (измеряется резонансная частоты стержня с алмазом при внедрении в тело). Метод измерения реализуется в датчике, информация с датчика обрабатывается электронным блоком. Поэтому далее будем говорить о датчиках, поскольку обработка электронным блоком, как говорят, «дело техники», хотя и дело немаловажное с точки зрения нас как разработчиков. Датчики имеют малый вес, габариты чуть больше шариковой ручки. Таким образом, портативные твердомеры в полной комплектации можно взять с собой, например, на шашлыки «в поле». Как правило, погрешность приемлемая: ±2 HRC на всём диапазоне, и, казалось бы, не сильно хуже, чем у стационарных твердомеров. Однако прикладывать что-то похожее на усилие 150 кгс, конечно, не получится портативным способом. Самое «тяжёлое», чем могут надавить в портативных твердомерах – 10 кгс. Получается, что при плохом качестве подготовки поверхности микронеровности влияют достаточно сильно при таких низких нагрузках. Поэтому зачистка поверхности оказывается гораздо более важной операцией для портативных методов по сравнению со стационарными.
Ещё одно неочевидное замечание: можно очень сильно ошибиться при измерении твёрдости портативным твердомером, если распределение твёрдости по глубине неоднородно. Например, при «сухой» шлифовке поверхности твёрдая деталь может опуститься, т.е. уменьшить именно приповерхностную твёрдость. Или, наоборот, если поверхность нагартована, то твёрдость будет выше, чем твёрдость на бόльшей глубине. Поэтому может казаться, что портативный твердомер «врёт». На самом деле портативный твердомер показывает правильно, но полученные значения не всегда совпадают с прямым методом, который продавит эти участки. Это надо учитывать.
Рассмотрим недостатки и достоинства обоих методов по отдельности.
- Динамический датчик (метод Либа или Лейба). Простая реализация, отсюда низкая стоимость, быстрый результат на экране электронного блока (если датчик имеет удобный механизм взвода, а не используется, простите, шомпол). И хотя в России совсем мало производителей твердомеров, кто делает свои динамические датчики, нам удаётся не поддаваться соблазну. Лучше контролировать качество своего производства, чем чужого, тем более китайского. Но у метода есть большой недостаток – измеряемые объекты должны быть массивными (у разных датчиков по-разному, но порядок величины – 5 кг), измеряемые поверхности достаточно толстыми (порядок величины – 10 мм). Это связно с неучитываемыми потерями кинетической энергии падающего бойка при ударе о немассивный объект. Конечно, можно притереть деталь к массивной плите или зажать в тиски, но это не самое приятное требование к портативному твердомеру, согласитесь.
- Поэтому на сцену выходит ультразвуковой датчик, который практически лишён этих проблем (достаточно обеспечить толщину измеряемого объекта более 1 мм). Механизм ультразвукового датчика обеспечивает тарированное усилие, таким образом, придётся выбрать датчик с определённым усилием. Самый частый вопрос – на что это усилие влияет и как выбрать? Нетрудно догадаться, что усилие датчика влияет на минимальную чистоту поверхности, т.е. на допустимую шероховатость. Чем больше усилия надо приложить, тем хуже может быть зачищена поверхность. Наверняка у Вас возникнет вопрос – зачем брать датчики с маленькими усилиями? Ответ такой: даже усилие 5 кгс (наша модель – У50) не обрадует оператора (даже мужчину) на Вашем предприятии, если надо будет производить 100 измерений в день – рука отвалится. Датчиком с усилием 10 кгс (наша модель – У100) невозможно пользоваться без штатива. Мы считаем, что оптимальное усилие – 1,5кгс (модель – У15). При таком усилии допустимая шероховатость – 2.5 Ra. Если измерений не много, то датчик У50 – 4,5 Ra – будет неплохим вариантом. Если хотите измерять наверняка, то можно пользоваться датчиком У100 – 8,0 Ra – но только со штативом. С одной стороны это уменьшит мобильность прибора и лишит возможности измерять большие детали: не всё влезет на предметный столик. С другой стороны, так гораздо удобнее измерять небольшие объекты, значительно повышается точность, и как описано выше, поверхность может быть зачищена грубее. Такой твердомер стоит немного дороже динамического, т. к. используется более интеллектуальная система, а также обязателен алмаз (в наших моделях используется алмазная пирамида Виккерса; да, та самая, что в стационарном твердомере Виккерса; это, во-первых, приближает наши ультразвуковые твердомеры к прямым методами измерения твёрдости, во-вторых, уменьшает влияние шероховатости поверхности). Если сравнивать с динамическим, то сам способ измерения быстрее и проще для оператора. Поэтому динамический остаётся предпочтительнее, если детали большие. Для тех, кому не хочется выбирать «или-или», есть комбинированный вариант, когда к одному корпусу электронного блока можно подключить оба датчика (причём в один и тот же разъём, чтобы ничего не перепутать).
Подытожим. Алгоритм выбора твердомера:
- Мобильность не важна, детали небольшие, нужна повышенная точность, есть достаточное финансирование – Вам подойдёт стационарный твердомер.
- Важна мобильность, детали толстые (более 10 мм) и массивные (более 5кг), бюджет ограничен – динамический твердомер. (Прошу прощения, но не могу не предложить наш МЕТ-Д1 или МЕТ-Д1А с защитой IP66).
- Важна мобильность, любые детали более 1мм, бюджета хватает на чуть лучшее, чем динамический твердомер – ультразвуковой твердомер. (Это наши твердомеры МЕТ-У1 или МЕТ-У1А с защитой IP66).
- Есть разные детали, хочется универсальности, не хочется платить достаточно много за стационарный – Ваш вариант комбинированный твердомер с обоими датчикам – ультразвуковым и динамическим, которые подключаются к одному электронному блоку. Это значительно дешевле, чем два отдельных портативных твердомера. (Это наши твердомеры МЕТ-УД или МЕТ-УДА с защитой IP66).
- Бюджет почти нулевой – использовать напильники.
- У Вас нестандартный случай: роботизированная рука, в которую нужно вставить твердомер и автоматизировать процесс; нужно измерить твёрдость внутри трубы и обычные датчики не пролазят; сложное место, в котором надо измерить твёрдость; прочие развлечения – пишите или звоните нам: есть опыт и мы любим веселье.
Копирование данного материала возможно только со ссылкой на наш сайт: www.tverdomer.ru
