Tvrdoměr a jeho typy – Rockwell, Brinell, Vickers, Knoop, Univerzální, Shore, IRHD

Co je to tvrdoměr?

Tvrdoměr je zařízení, které se používá ke stanovení tvrdosti vzorku nedestruktivním působením síly na jeho povrch. Cílem je zajistit kontrolu kvality surovin, polotovarů a konečných výrobků ve strojírenství, železniční dopravě, energetice a dalších odvětvích a také poskytnout potřebné údaje při vývoji nových materiálů a konstrukcí.

Zařízení a princip činnosti tvrdoměru

Podstatou zkoušky pomocí tvrdoměru je mechanické působení na materiál nebo výrobek, následné provedení potřebných měření a výpočty na základě získaných údajů. Pro takovou práci je přístroj vybaven:

indentorem – součástkou určenou k přímé interakci s kontrolním objektem (vtisku, hrbolku, škrábance atd.);
snímačem síly – registruje zatížení;
elektronikou – pouzdro s řídicím systémem, zobrazením nastavení a výsledků měření.

Tento seznam zahrnuje pouze hlavní součásti zařízení, další součásti záleží na typu.

Tvrdoměry v portfoliu společnosti ANAMET s.r.o.

Kompletní nabídka tvrdoměrů firem Tinius Olsen a MonTech obsahuje tvrdoměry Brinell, tvrdoměry Rockwell, tvrdoměry Superficial Rockwell (známé také jako Super Rockwell), tvrdoměry Vickers, tvrdoměry micro-Vickers, tvrdoměry Knoop, univerzální tvrdoměry, tvrdoměry Shore a IRHD.

Dodáváme tvrdoměry, které dokáží rychle a přesně určit hodnotu tvrdosti pro širokou škálu materiálů včetně kovů, plastů, pryží, elastomerů; velkých dílů a malých přesných dílů. Ať už potřebujete stolní tvrdoměr, velký, samostatně stojící tvrdoměr nebo specializované tvrdoměr, který je integrován do vašich výrobních linek, vytvoříme pro vás řešení na míru podle vaší aplikace.

Všechny tvrdoměry jsou vybaveny nejnovější konstrukcí, hardwarem a firmwarem. Díky tomu jsou tvrdoměry firem Tinius Olsen, MonTech a Adelix rychlé a dosahují vynikající opakovatelnost a reprodukovatelnost v oboru spolu s jedinečnou přesností a rozlišením. Tvrdoměry dodáváme v několika úrovních automatizace.

Co je to tvrdost materiálů

Tvrdost materiálu patří mezi mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů užívaných ve strojírenství. Tvrdost má významný vliv na odolnost materiálu proti opotřebení a otěru. Tvrdost materiálů je definována jako odpor, který klade daný materiál proti vnikání cizího tělesa.

Faktory ovlivňující tvrdost materiálů

Tvrdost materiálu ovlivňují následující faktory:

elastické vlastnosti materiálu, zejména moduly pružnosti v tahu a smyku
plastické vlastnosti materiálu, zejména mez kluzu
velikost síly, která působí na identitor (vnikací těleso)
tvar, rozměry, tvrdost a modul pružnosti indentoru
rychlost vnikání indentoru do vzorku
tření mezi indentorem a vzorkem
tloušťka vzorku
doba působení zatížení
teplota, při které probíhá zkouška
vzdálenosti mezi vtisky a mezi vtiskem a okrajem vzorku
zpevnění, které je důsledkem tváření za studena
mikrostruktura materiálu.

Tvrdoměry Brinell pro zkoušku tvrdosti podle Brinella

Princip Brinellovy zkoušky spočívá ve vtlačování indentoru do zkoušeného materiálu. Tvrdoměry Brinell mají indentor ve tvaru kuličky. Metoda je vhodná pro měkké materiály, středně tvrdé materiály a heterogenní materiály. Výsledná tvrdost se vypočte z rozměru vtisku a zátěžné síly. Zkouška tvrdosti podle Brinella je předepsána normami ČSN EN ISO 6506 a ASTM E10.
Na tvrdoměrech Brinnel je možné také provádět zkoušku tvrdosti plastů pomocí vtlačením indentoru ve tvaru kuličky. Tato zkouška je předepsána normou ČSN EN ISO 2039.

Tvrdoměry Rockwell a Super Rockwell pro zkoušku tvrdosti podle Rockwella

Indentorem u Rockwellovy zkoušky je buď kalená kulička nebo diamantový kužel. Metoda umožňuje měřit materiály měkké i velmi tvrdé. Tvrdoměry Rockwell lze s výhodou použít v dílenském prostředí, neboť hodnota tvrdosti se odečítá přímo z tvrdoměru a není nutné měřit velikost vtisku. Jedná se tedy o velmi rychlou metodu stanovení tvrdosti materiálů. Tvrdoměry umožňují také provádět zkoušky s malým zatížením tzv. Super Rockwell. Zkouška tvrdosti podle Rockwella je předepsána normami ČSN EN ISO 6508, ISO 3738, ASTM E18, ASTM E1842, ASTM D785.

Tvrdoměry Vickers pro zkoušku tvrdosti podle Vickerse a micro-Vickerse

Tvrdoměry Vickers používají indentor ve tvaru pravidelného čtyřbokého jehlanu. Metoda je velmi přesná a lze použít pro měkké i pro velmi tvrdé materiály. Zkouška dle Vickerse se používá také pro měření tvrdosti při velmi nízkých hodnotách zkušebního zatížení. V takovém případě se jedná o zkoušku micro-Vickers. Zkouška tvrdosti podle Vickerse a micro-Vickerse je předepsána normami ČSN EN ISO 6507, ČSN EN 23878, ISO 3878, ASTM E92.

Tvrdoměry Knoop pro zkoušku tvrdosti podle Knoopa

Tvrdoměry Knoop používají indentor ve tvaru diamantového jehlanu, jehož základnou však není čtverec, ale velmi protáhlý kosočtverec. Vtisk má tvar kosočtverce s poměrem úhlopříček asi 1:7. Knoopova zkouška se využívá pro určování mikrotvrdosti materiálu. Zkouška tvrdosti podle Knoopa je předepsána normou ČSN ISO 4545.

Univerzální tvrdoměry

Univerzální tvrdoměry umožňují provádět na jednom přístroji zkoušky tvrdost podle Brinella, Rockwella, Vickerse, micro-Vickerse, Knoopa a další.

Zkouška tvrdosti plastů a pryží podle Shore a IRHD

Existují dvě základní metody pro měření tvrdosti měkkých materiálů. Jedná se o zkušební metodu Shore a zkušební metodu IRHD („international rubber hardness degree“ – Mezinárodní stupeň tvrdosti pryže). Obě metody měří tvrdost plastů nebo pryží na základě hloubky vtisku indentoru do materiálu pod daným zatížením.

Tvrdoměry Shore měří tvrdost plastů a pryží. Jednotlivé stupnice Shore se od sebe liší použitým tvarem indentoru, zatížením a rozměry zkušebního vzorku. Na základě těchto podmínek zkoušky rozlišujeme stupnici Shore A, Shore A0, Shore B, Shore C, Shore D, Shore D0, Shore E, Shore 00, Shore 000 a Shore 000S. Zkouška tvrdosti Shore je předepsána normami ČSN ISO 48, ČSN ISO 7619, ČSN EN ISO 868.

Tvrdoměry IRHD jsou určeny pro zkoušky tvrdosti vulkanizovaných nebo termoplastických elastomerů. Jednotlivé stupnice IRHD se od sebe liší použitým tvarem indentoru, zatížením a rozměry zkušebního vzorku. Tvrdoměry IRHD jsou dostupné ve stupnicích IRHD M, IRHD H, IRHD N, IRHD L, IRHD VLRH. Zkouška tvrdosti IRHD je předepsána normou ČSN ISO 48.