Виды твердомеров и принцип их работы

Точное определение твердости металлов и других материалов, является основной задачей во многих сферах. Наибольшая востребованность в проведении измерений имеется в производстве, так как оценка дает возможность понять качество продукции. Для этого используются твердомеры. Выбор модели будет зависеть от таких показателей объекта:

Размер;
Масса;
Особенности материала;
Конструкция;

Не всегда есть возможность использования более точных или стационарных устройств. В такой ситуации, можно выбрать переносные изделия. Все виды твердомеров состоят из:

Корпуса;
Наковальни – места для размещения детали;
Датчика – элемент, отвечающий за влияние на изучаемый материал и регистрирование силы;
Системы управления;

Части корпуса и площадка для образцов производятся из качественного материала. Отдельное внимание уделяется моделям, которые будут использоваться в полевых условиях. Основной особенностью устройств является герметичность и защита от повреждений. Многие твердомеры могут записывать результат предыдущих измерений.

Характеристики

На основании характеристик, размеров, конструкции и свойств материала, могут использоваться стационарные или портативные виды моделей. В классическом варианте, наковальня и подвижные детали производятся из металла или пластика. Если говорить про портативные, то они будут пластиковыми. Такой вариант рассчитан на использование в суровых условиях, поэтому корпус не пропускает влагу.

Масса некоторых стационарных устройств может превышать несколько сотен килограмм, а их длина достигает 1 метра. Предусматривается, что прибор не будет перемещаться после установки, поэтому его вес и размер не имеют значения. Для портативных устройств, помимо точности замеров, важными критериями будут параметры и масса. Переносные модели весят несколько сотен грамм, что делает их удобными в переноске.

Прежде, чем узнать виды твердомеров, нужно разобраться с их памятью. Качественное устройство может сохранить информацию о предыдущих замерах. При желании перенести данные на ПК, проблем не возникает. Память для сохранения информации является энергозависимой. По сути, данные не будут теряться при полной разрядке или отсутствии аккумулятора.

Некоторые устройства дают возможность хранить не только показатели замера, но и настройки. Это удобно, так как не нужно после каждого отключения проводить настройку заново. Пользователь включает прибор, и начинает его использование.

Виды

Имеется широкий ассортимент приборов, поэтому не всегда легко сделать выбор. Габариты представленных измерительных инструментов влияют на их классификацию. Для измерения твердости, устройства делят на несколько видов. Каждый из них имеет свои особенности и возможности, что позволяет подобрать оптимальный вариант.

Стационарные

Такие виды твердомеров имеют большие размеры и вес, а основной сферой их использования являются лаборатории, с целью проведения измерений с минимальным отклонением. Опционально, они имеют интерфейс для подключения к ПК, микроскопу или другой технике. Пользователь может получить результат, и распечатать его. В качестве источника питания используется обычная сеть. Для ввода данных имеется клавиатура, а информация отображается на дисплее.

Переносные (портативные)

Эти модели славятся минимальным весом и размерами, поэтому их с легкостью можно брать с собой. Несмотря на размеры, некоторые устройства имеют большую функциональность. К ней можно отнести: графический дисплей, возможность настройки измерений, камеру, карту памяти. Измерения могут выполняться по разным шкалам одновременно. Ручной прибор работает от батареи или аккумулятора.

Комбинированные

Они могут проводить измерения разными способами одновременно. Такое решение будет лучшим, так как дает возможность получения точного результата. В этой категории, наибольшей популярностью пользуется:

Склерометр – инструмент используется для проведения измерения плотности строительного материала. Для получения результатов работает принцип отскока индентора, проведение оценки ударного импульса и ультразвукового прозвучивания;
Карандашного типа – он позволяет проводить замер твердости лакокрасочного покрытия;
По Бухгольцу – оценивание результатов выполняется через микроскоп;
Дюрометр – измерение твердости проводится по Шору;
Зажимной – для получения твердости, материал механически зажимается;
Маятниковый – применяется для контроля твердости по критериям колебания установленного на пластину маятника в виде треугольника. Его использование ограничено, что связано с техническими особенностями прибора;
Шариковый – в нем используется методика сопротивления вдавливанию индентора в виде шара. Прибор применяется для измерения твердости полимерного покрытия;

Все виды твердомеров имеют особенности, которые нужно брать во внимание при выборе.

Принцип работы

При проведении классификации твердомеров, значение имеет то, как работает устройство. Внимание уделяется тому, как проводится исследование. Исходя из этого, появились названия устройств, поэтому нужно разобраться с ними подробнее и понять, какой принцип работы твердомеров вам подходит:

По Роквеллу. Определение твердости таким способом появилось много лет назад. Методика основана на фиксировании глубины проникновения жесткого наконечника, известного как индентор. Особенность состоит в том, что для шкал твердости используется идентичная нагрузка. Представленная методика получила популярность благодаря простоте и скорости проведения измерений. Воспроизводимость данных также внесла свой вклад. При считывании показателя, требуется учитывать толщину материала;
По Бринеллю – здесь измерения проводятся на основе вдавливания в поверхность исследуемого материала индентора в виде шара. Такой вариант измерений твердости первым получил стандартизацию, и начал пользоваться популярностью;
По Виккерсу. Принцип работы твердомеров представленного типа заключается во вдавливании в поверхность индентора, сделанного в виде пирамиды;
По Шору – это устройство предлагает методику, которая базируется на фиксировании высоты, на которую отскакивает от исследуемой поверхности индентор. Прибор редко используется на практике, так как предназначен для работы с неметаллами;
По Барколу – работа оборудования основана на вдавливании индентора в виде усеченного конуса с измененной вершиной. Такие модели считаются универсальными, так как они могут использоваться для разных материалов;

Принцип работы твердомеров будет схожим в каждом устройстве, так как отличия заключаются в конструкции. Чтобы подобрать подходящий вариант, требуется определиться, для каких целей он будет использоваться.

Как выбрать?

Перед покупкой твердомера, требуется определиться, какая его разновидность подходит. Например, для изучения мягких металлов, подойдет модель, работающая по методике Бринелля. Если требуется провести измерение материалов со средней и высокой твердостью, то лучшим решением будут приборы Роквелла и Виккерса. При работе с разными материалами, подбирается универсальная модель. Она обеспечивает точность измерений и не создает сложностей в использовании. Также, при выборе нужно обратить внимание на:

Метод взаимодействия индентора и датчика, что повлияет на удобство использования;
Качество изготовления и прочность нагрузочной ячейки;
Диапазон нагрузок, при которых устройство может работать – критерий может определить дальнейшую сферу использования;
Воспроизведение результатов для удобного считывания;
Наличие памяти, что позволит хранить полученный результат;
Возможность одновременной работы на разных шкалах;

Зная принцип работы твердомеров и особенности каждого вида, проблем с выбором не возникнет. Вторым шагом при выборе будет учет материалов, с которыми будет проводиться работа и точность результата.

Твердомеры стали неотъемлемой частью многих направлений, так как позволяют легко провести измерение и получить результат. Экономить на их покупке не стоит, так как качественное устройство порадует простотой в применении. Учитывайте указанные критерии выбора, и тогда вы сможете подобрать подходящий вариант.