Top Banner
GE Measurement & Control Solutions: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama
22

Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

Oct 08, 2019

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

GE Measurement & Control Solutions:

Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama

Page 2: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

UCI metod(Ultrasonic Contact Impedance)

• Tvrdoća se definira kao suprotstavljanje materijala prodiranju tvrñeg predmeta ili kao otpor materijala prema plastičnoj deformaciji.

• Kod klasičnog mjerenja tvrdoće po Brinell-u, Vickers-u ili Rockwell-u, tvrdoća se odreñuje na osnovu mjerenja otiska penetratora u mjerenom materijalu, nakon djelovanja sile odreñenog inteziteta.

• Kod UCI tehnike se koristi Vickers-ov dijamant, ali se dijagonale otiska ne odreñuju optički kao kod klasičnog mjerenja već elektronski, mjerenjem promjene ultrazvučne frekvencije.

Page 3: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Sonda za mjerenje tvrdoće se sastoji od Piezo-električnog pretvarača i oscilirajuće šipke na čijem je kraju pričvršćen Vickers-ov dijamant.

• Zamislimo da umijesto oscilirajuće šipke imamo oprugu koja je pričvršćena na jednom kraju i oscilira rezonantnom frekvencijom od 70 kHz.

Schemacki opis UCI sistema

Page 4: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Kada dijamant doñe u kontakt sa ispitivanim materijalom, dolazi do promijene rezonantne frekvencije.

• Promijena rezonantne frekvencije će biti veća, što je veći otisak od dijamanta, tj. što je ispitivani predmet mekši.

• Promijena frekvencije je proprcionalana otisku dijamanta, i na taj način mjerenjem promjene rezonantne frekvencije možemo mjeriti otisak u ispitivanom materijalu, a samim tim i njegovu tvrdoću.

• Relacija izmeñu promjene frekvencije i tvrdoće materijala je data sljedećim obrascem:

• Kao što vidimo promijena frekvencije je funkcija Young-ovog modulaelastičnosti i površine otiska, zato je prije mjerenja potrebno kalibriratimjerni instrument za dati materijal.

Page 5: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Sonda je tvornički kalibrirana na niskolegiranom i nelegiranim čelicima, meñutim kod moderih instrumenata se može lako kalibrirati i za titan ili bakar na licu mjesta

• Na slijedećem dijagramu je prikazana zavisnost izmeñu promijene rezonantne frekvencije i tvrdoće materijala.

Page 6: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Instrument stalno mjeri rezonantnu frekvenciju i istovremeno prikazujevrijednost tvrdoće materijala.

• Ova metoda je jako brza (mjeri tvrdoću u sekundi) i koristi se uglavnom kod homogenih materijala.

• Zavisno od zahtjeva ispitivanog materijala na raspolaganju nam stoji više ispitnih sondi rasporeñenih u šest klasa radnog opterećenja (98 N, 50 N, 10 N, te motorne sonde: 8 N, 3 N i 1 N)

• Moderni instrumenti imaju mogućnost povezivanja sa računalom, mjerenja srednje vrijednosti, STDEV, range, zadavanje opsega mjerenja, prikaz histograma podaka i sl.

• Na sljedećoj simulaciji je prikazan princip mjerenja.

Application

Page 7: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

Metoda odskoka(Rebound method)

• Ova metoda za mjerenje tvrdoće materijala, kao što mu i samo ime kaže, se zasniva na Leeb-ovom metodu odskoka.

• I u ovom slučaju veličina otiska je zavisna od tvrdoće materijala, iako se ona indirektno mjeri na osnovu gubitka energije odskočne loptice.

Ilustracija fizičkog principa odskočnog mjerenja trdoće

Page 8: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Loptica od Volfram karbida je pričvršćena na vrh udarnog tijela na kojem je mali magnet.

• Udarno tijelo se ispaljuje prema ispitnoj površini zadanom brzinom koja ovisi od sile opruge

• Udarom nastaje plastična deformacija, pri čemu se gubi dio energije

• Brzina prije i nakon udara se mjeri beskontaktnom tehnikom, tako što prolazi kroz namotaje i pri tome se inducira napon koji je proporcionalan brzini udarnog tijla

• Iz odnosa brzina nakon i prije udara dobijamo tvrdoću

• Ovu tehniku je osmislio prof. D. Leeb i po njemu nosi ime• Tvrdoća po Leebu se računa po sljedećem obrascu:

Gdje je:• VR – brzina loptice nakon udara• V I – brzina loptice prije udara

Page 9: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

Na sljedećoj slici je prikazan presjek sonde i oblici signala koji nastajuprolaskom udarnog tijela kroz namotaje unutar sonde.

Poprečni presjek udarne sonde Oblici signala koji se generiraju prolaskom udarnog tijla kroznamotaje. A – oblik signala prije udara i B – oblik signala

nakon udara

Page 10: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Ovisno o karakteristikama ispitnog objekta bira se sonda za ovu metodu.

• Ovisno o veličini i jačini udara imamo više različitih sondi.

• Označavaju se slovima: Dyna D, E, G.

• Tvrdoća po Leeb-u se preračunava u druge skale, (HV, HB, HRC) uz pomoć odreñenih tablica koje su empirijske, iz razloga što ne postoji funkcionalna ovisnost izmeñu ovih jedinica.

• Ova tehnika je pogodna za mjerenje

• I kod ove tehnike je tvrdoća u funkciji od Young-ovog modula elastičnosti, stoga su materijali podjeljeni u odreñene grupe.

• Prije početka rada na mjernom instrumentu moramo odabrati grupu kojoj pripada materijal čiju tvrdoću želimo mjeriti.

• Na sljedećoj simulaciji je prikazan postupak mjerenja.

Application

Page 11: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

Slika pokazuje krivulju konverzije tvrdoće po Leeb-u HL u tvrdoću po Rockwell-u C HRC. Ove krivulje su odreñene eksperimentalno i

pohranjene su u instrumente za mjerenje tvrdoće

Page 12: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

Optički Through-Intenter-Viewing metod TIV

• TIV je prijenosni ureñaj za mjerenje tvrdoće, koji radi na Vickers-ovom principu mjerenja tvrdoće

• Specijalna sonda uz pomoć sistema leće i CCD kamere omogućava gledanje kroz penetrator-dijamant

• Ova metoda po prvi put omogućava promatranje postupka penetracije dijamanta u materijal u realnom vremenu

• Ova tehnika nam omogućuje da vršimo mjerenja tvrdoće na svim materijalima bez ikakve prethodne kalibracije

• Takoñer nam omogućuje direktnu kontrolu kvalitete mjerenja, kao i direktan uvid u stanje dijamanta

• Nema nikakvih ograničenja na geometrijski oblik i veličinu ispitivanog predmeta, kao ni na masu ni na debljinu stjenke

• Omogućava mjerenje kod elastičnih materijala

Page 13: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• TIV instrument za mjerenje tvrdoće je opremljen specijalnim softverom, koji automatski odreñuje srednju vrijednost dijagonale otiska i na osnovu toga računa vrijednost tvrdoće materijala

• Na sljedećoj slici je prikazano radno okruženje TIV instrumenta

Mjerenje tvrdoće TIV metodom. Otisak Vickers – ovog dijamanta je prikazan na ekranu, i automatski izračunava tvrdoća

Page 14: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Kod TIV instrumenata za mjerenje tvrdoće, imamo mogućnost da na zaslonu odaberemo (omeñimo) ivice otiska, i da nam potom instrument izračuna tvrdoću za zadate ivice

• Na taj način nam nudi da ručno izračunamo tvrdoću

• Takoñer imamo mogućnosti snimanja slika i podataka u memoriju, koje kasnije možemo da prebacimo na računalo

Prikaz krivulje rezultata mjerenjaPrikaz rezultata mjerenja u tabelarnom obliku,

uključujući i statističke podatke kao što su Min, Max, STDEV, Range

Page 15: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Kod TIV imstrumenata za mjerenje tvrdoće na raspolaganju nam stoje dvije sonde, koje odabiremo ovisno o materijalu koji ispitujemo

• Razlika je u razlučivosti CCD kamere, za veće tvrdoće nam je potrebna veća razlučivost (sile 10 N – 30 do 500 HV i 50 N –100 do 1000 HV)

Mjerenje tvrdoće na različitim materijalimakoristeći TIV metod

Application

Page 16: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

• Kod mjerenja tvrdoće bilo kojom od ovih tehnika na rezultate može utjecati više faktora

• Jako je važno da sondu postavimo normalno na mjernu površinu

• Sonda se ne smije zakretati u toku mjerenja

• Hrapavost površine ima utjecaja na rezultate mjerenja

Utjecaj hrapavosti površine na rezultate mjerenja

Page 17: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

Dubina penetracije ovisno o tvrdoći materijala i radnogopterećenja

Page 18: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

Pregled opreme

Page 19: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

MIC 10

TIV

Page 20: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim

MIC 20

Page 21: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim
Page 22: Mjerenje tvrdoće naprednim tehnikama - idef.hridef.hr/aploads/files/Mjerenje tvrdoce naprednim tehnikama.pdf · • Ova tehnika nam omogu ćuje da vršimo mjerenja tvrdo će na svim