Phương pháp đo Rockwell là phương pháp đo độ cứng bằng cách tác động làm lõm vật thử với một đầu thử kim cương hình nón hoặc bi thép cứng.
Quy trình thực hiện
- Tác động đầu thử vào vật mẫu với một lực tối thiểu, thường là 10kgf. Khi đạt độ cân bằng, thiết bị đo (theo dõi dịch chuyển của đầu đo và các phản hồi về thay đổi chiều sâu tác động của đầu đo) ghi lại giá trị xác định.
- Tiếp đến, trong khi vẫn duy trì lực tác động tối thiểu, người ta tác động thêm một lực tối đa. Khi đạt được độ cân bằng, thôi tác động lực tối đa nhưng vẫn duy trì lực tác động tối thiểu ban đầu. Khi lực tối đa được thu về, độ sâu vết lõm trên bề mặt vật thử sẽ được phục hồi một phần.
- Bề mặt được thử nghiệm tiếp xúc với đầu thử và tải trọng thử nghiệm đầu tiên Fo (tải trước) được áp dụng. Một vết lõm nhỏ xuất hiện. Tại thời điểm này, đồng hồ được đặt về không.
2. Từ từ và không bị sốc tải F1 được áp dụng bổ sung. Cùng với tải trọng trước, nó được định nghĩa là tổng tải trọng thử nghiệm F. Với tải trọng này, vật thử sâu đi vào vật liệu nhiều hay ít, tùy thuộc vào độ cứng của vật liệu. Vị trí này cần được giữ để đạt đến độ xuyên thấu cuối cùng (khi thử nghiệm vật liệu cứng thì độ xuyên thấu gần như ngay lập tức; với vật liệu mềm thì cần đợi trong vài giây). Quy trình thâm nhập cũng có thể được quan sát trên chỉ số của đồng hồ.
3. Khi chỉ số của đồng hồ cuối cùng ngừng di chuyển, tải bổ sung F1 được loại bỏ cho đến khi tải trước được áp dụng tương ứng. Bằng cách này, vết xuyên thủng vẫn còn nguyên dấu ấn và tất cả các biến dạng đàn hồi do tác dụng của tổng tải trọng thử nghiệm đều bị loại bỏ; do đó, máy đo chỉ hiển thị độ sâu xuyên còn lại (như sự khác biệt giữa tải trước và tổng tải trọng thử nghiệm).
Độ sâu vết lõm còn lại (kết quả của phát và thu lực tối đa) được sử dụng để tính toán độ cứng Rockwell.
Thang đo Rockwell
Có nhiều thang đo độ cứng Rockwell, ký hiệu là HRA, HRB, HRC, … tuỳ thuộc vào loại và kích thước đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng.
- HRA . . . . carbides, thép tôi cứng bề mặt
- HRB . . . . Phôi đồng đỏ, thép mềm, phôi nhôm, gang mềm…
- HRC . . . . Thép, gang cứng , thép tôi hoặc các vật liệu cứng hơn 100 HRB
- HRD . . . . Thép mỏng, gang mềm
- HRE . . . . Gang, nhôm , kim loại ổ bi
- HRF . . . . Kim loại tấm có chiều dày mỏng
- HRG . . . . Đồng phốt pho, beryllium copper,Thiếc, chì …
- HRM . . . .} . . . . Kim loại ổ bi mềm, nhựa, các vật liệu cực mỏng
Rockwell tiêu chuẩn
Quy trình Rockwell tiêu chuẩn được thiết kế để sử dụng một mũi xuyên hình nón kim cương duy nhất 120 ° với đỉnh tròn bán kính 0,2 mm (xem hình 2), hoặc các bộ xuyên bi khác nhau được làm từ kim loại cứng có đường kính 1/16 “; 1 /số 8”; 1/4 “; 1/2” (inch).
Công Thức
– Độ cứng Rockwell được biểu diễn bởi một đại lượng qui ước phụ thuộc vào chiều sâu h của vết lõm và xác định theo công thức:
HR = N – (h/S)
Trong đó HR: Độ cứng Rockwell
N: là hằng số đặc trưng cho thang đo (đối với phương pháp đo HRA, HRC, HRD và phương pháp đo độ cứng bề mặt vật liệu HRN, HRT) thì N=100 và với các phương pháp đo độ cứng Rockwell (HRB, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK) thì hằng số N=130
h: là chiều sâu vết lõm
S: là hằng số chia tỷ lệ, đơn vị thang (đối với các phương pháp đo HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK) thì hằng số chia tỷ lệ S=0.002mm, Với phương pháp đo độ cứng bề mặt HRN và HRT thì hằng số chia tỷ lệ S=0.001mm.
Ví Dụ:
với mũi đâm kim cương và độ sâu xuyên 0,082mm, điều này làm cho
100 – 0,082 / 0,002 = 59 Rockwell;
cùng độ sâu xuyên được đo bằng mũi đâm cầu tạo ra
130 – 0,082 / 0,002 = 89 Rockwell
| Kí hiệu |
Dạng mũi đâm | Lực thử sơ bộ | Lực thử chính | Lực thử tổng | Dải áp dụng |
| HRA | Mũi kim cương hình nón chóp | 98,07 | 490,3 | 588,4 | 20 HRA đến 88 HRA |
| HRB | Bi 1.5875 mm | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 20 HRB đến 100 HRB |
| HRC | Mũi kim cương nón chóp | 98.07 | 1373 | 1471 | 20 HRC đến 70 HRC |
| HRD | Mũi kim cương nón chóp | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 40 HRD đến 77 HRD |
| HRE | Bi 3.175 mm | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 70 HRE đến 100 HRE |
| HRF | Bi 1.5875 mm | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 60 HRF đến 100 HRF |
| HRG | Bi 1.5875 mm | 98.07 | 1373 | 1471 | 30 HRG đến 94 HRG |
| HRH | Bi 3.175 mm | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 80 HRH đến 100 HRH |
| HRK | Bi 3.175 | 98.07 | 1373 | 1471 | 40 HRK đến 100 HRK |
– Rockwell: Độ chính xác lặp lại có thể chấp nhận được và giới hạn sai lệch của máy thử nghiệm
Các thang đo Rockwell thường sử dụng
1. HRC (hình nón kim cương – 1471N)
HRC là thang đo Rockwell đặc trưng nhất để thử nghiệm các mẫu cứng, tôi và carburised.
Khi nói chung về “độ cứng Rockwell”, điều này thường có nghĩa là thang đo HRC. Điều này có thể gây ra một sự nhầm lẫn nhất định,
Bởi vì độ cứng của thang HRC dành cho các thử nghiệm với tổng tải trọng thử nghiệm là 1471 ,các mẫu kích thước nhỏ không thể thực hiện được. Trong những trường hợp như vậy, các thang đo Rockwell khác hoặc các quy trình đo khác được sử dụng để xác định độ cứng, sau đó được đánh giá lại thành HRC với sự trợ giúp của biểu đồ.
Như chúng ta sẽ thấy ở phần sau, các bảng đánh giá lại đó chỉ có thể đưa ra các giá trị gần đúng. Đó là lý do tại sao chỉ nên sử dụng các giá trị độ cứng có thể đo được trong thực tế khi nhập chúng vào quy trình tôi cứng, đơn đặt hàng, v.v.
2. HRA (hình nón kim cương – 588.4N)
Chủ yếu được sử dụng cho các vật liệu carburised và kim loại cứng, có độ cứng cacbua cao có thể làm hỏng kim cương.
3. HRB (bóng 1/6 “- 980,7N)
Ở Châu Âu, thang đo này thường được sử dụng cho hợp kim đồng (đồng thau, đồng thau, v.v.); ở Mỹ, nó cũng được sử dụng cho thép lên đến khoảng 686 N / mm²
4. Rockwell N và T (Rockwell bề ngoài)
Các thang đo HR 15N, HR 30N, HR 45N (hình nón kim cương) được sử dụng cho các mẫu có carburisation mỏng; Cân HR 15T, HR 30T, HR 45T (bóng 1/16 “) được sử dụng cho các tấm kim loại mỏng. Các lưu ý chung liên quan đến việc lựa chọn tổng tải trọng thử nghiệm luôn phải được thực hiện.
Bảng chuyển đổi
Bảng chuyển đổi các đơn vị Rockwell theo tiêu chuẩn DIN EN ISO 18265
Ưu điểm & Nhược điểm của phương pháp Rockwell
- Trong số các quy trình kiểm tra độ cứng đã biết, Rockwell là quy trình duy nhất cho phép đọc trực tiếp giá trị độ cứng mà không cần đo quang học. Do đó, quy trình này không chỉ nhanh chóng hơn mà còn là quy trình kiểm tra độ cứng duy nhất có thể được tự động hóa hoàn toàn.
- Các thiết bị kiểm tra độ cứng hoạt động theo quy trình Rockwell là phổ biến nhất. Những ưu điểm quan trọng nhất là: tránh được những sai lệch do ước tính cá nhân; nó ít nhạy cảm hơn với các bề mặt gồ ghề (mặc dù tiêu chuẩn nói rằng bề mặt phải phẳng và được mài mòn cẩn thận).
- Các giới hạn quan trọng nhất của phạm vi ứng dụng là tổng tải thử nghiệm có thể có. Tối thiểu là 147.1N (HR15N / HR15T) và tối đa là 1.471N. Tuy nhiên, các xưởng hoặc xưởng đúc thường yêu cầu tải trọng thử nghiệm từ 10N trở xuống hoặc lên đến 30.000N.
- Không có thang đo Rockwell cho các thử nghiệm trên gang, cũng không có thang đo nào cho các tấm thép mỏng hơn 0,15mm. Để thu hẹp khoảng cách này, có những thiết bị hoạt động với quy trình Rockwell (với tải thử nghiệm trước và tổng), nhưng với tải trọng thử nghiệm lớn hơn (hoặc nhỏ hơn) nhiều và do đó không được tiêu chuẩn hóa.
- Trong khi có nhiều quy mô, một giải pháp khác đã được thiết lập cho một số vật liệu (ví dụ như thép chưa qua xử lý). Chúng thường được thử nghiệm bằng thiết bị Rockwell, được trang bị bộ xuyên Brinell và sử dụng tải trọng thử nghiệm Brinell
- Một nhược điểm sâu sắc của các thiết bị Rockwell truyền thống là độ chính xác của phép đo chủ yếu dựa trên sự tiếp xúc hoàn hảo giữa mẫu thử và bề mặt tiếp xúc
- Ảnh hưởng độ chính xác trong quá trình đo bởi bề mặt vật liệu và các chất bên ngoài vật liệu
Tags: 2d measure machine, Hardness Measurement Solution, máy do 2d, máy do cmm, máy đo 3d, máy đo độ cứng, máy đo độ cứng Rockwell, Sinowon, Video measuring instrument, vision measuring machine