Hardness Tester Aplication Guide_HR_proba01

GE Inspection Technologies Ultrazvuk

Mobilno ispitivanje tvrdoe

Vodi za primjenu

instrumenata Krautkramer

Dr. Stefan Frank

GE Inspection Technologies

2

Ultrazvuk

Mobilno ispitivanje tvrdoe Vodi za primjenu Dr. Stefan Frank

1. Uvod ............................................................................................................................................................................... 4 1.1 to je tvrdoa? .............................................................................................................................................................. 4 1.2 Zato se ispituje tvrdoa?.............................................................................................................................................. 5 1.3 Moe li se tvrdoa ispitivati na licu mjesta?................................................................................................................... 5

2. UCI metoda (MIC 10, MIC 20) Standardizirano u skladu s ASTM A 1038.................................................................. 5 2.1 Metoda .......................................................................................................................................................................... 5 2.2 Odabir prikladne UCI sonde .......................................................................................................................................... 6

3. Metoda odskoka (DynaPOCKET, DynaMIC i MIC 20) standardizirano sukladno ASTM A 956 ............................... 8 3.1 Metoda .......................................................................................................................................................................... 8 3.2 Odabir prikladnog udarnog mehanizma ........................................................................................................................ 9

4. Optika metoda gledanja kroz penetrator (eng. Through-Indenter-Viewing, TIV) ................................................. 10 4.1 Metoda ........................................................................................................................................................................ 10 4.2 Odabir prikladne sonde ............................................................................................................................................... 12

5. Tvrdomjeri Pregled................................................................................................................................................... 13 5.1 DynaPOCKET ............................................................................................................. 1Error! Bookmark not defined. 5.2 DynaMIC ..................................................................................................................... 1Error! Bookmark not defined. 5.3 MIC 10......................................................................................................................... 1Error! Bookmark not defined. 5.4 MIC 20......................................................................................................................................................................... 14 5.5 TIV .............................................................................................................................................................................. 14

6. Razliite metode u podruju ispitivanja tvrdoe ...................................................................................................... 14 6.1 Odabir metode mjerenja.............................................................................................................................................. 14 6.2 Vanost veliine otiska ................................................................................................................................................ 15 6.3 Odnos izmeu dubine penetracije i minimalne debljine za premaze........................................................................... 16 6.4 Ispitivanje tvrdoe na zavarenim spojevima (ZUT)...................................................................................................... 16 6.5 Zahtjevi za masu kod ispitnog uzorka ......................................................................................................................... 17 6.6 Zahtjevi za debljinu stijenki.......................................................................................................................................... 17 6.7 Kvaliteta povrine........................................................................................................................................................ 18 6.8 Rukovanje, poravnavanje i uvrivanje ..................................................................................................................... 18 6.9 Kalibriranje .................................................................................................................................................................. 18 6.10 Provjera radnih svojstava instrumenta ...................................................................................................................... 20

7. Saetak i pomo pri odabiru prikladne metode ispitivanja ..................................................................................... 20 7.1 UCI metoda (MIC 20/MIC 10)...................................................................................................................................... 21 7.2 Metoda odskoka (MIC 20 / DynaMIC / DynaPOCKET) ............................................................................................... 21 7.3. Optika metoda TIV................................................................................................................................................. 21 7.4 Osnovna pitanja za korisnika ...................................................................................................................................... 22

3


1. Uvod

Mobilno ispitivanje tvrdoe je u porastu: pod pritiskom potrebe za stalnim smanjivanjem trokova i boljom kvalitetom, mobilno ispitiva-nje u suvremenim proizvodnim pro-cesima u odnosu na statiko ne doprinosi samo brzinom, ve i eko-nominou. Mogunosti primjene su iroke i obuhvaaju male i velike komponente, a pogotovo one na teko dostupnim poloajima.

Postoje tri razliite fizikalne metode koje su u podruju ispitivanja tvrdo-e posebno priznate: statika UCI metoda (eng. Ultrasonic Contact Impedance), dinamika metoda ispi-

tivanja tvrdoe i optika TIV metoda (eng. Through-Indenter-Viewing). Odabir metode ovisi o karakte-ristikama ispitnog objekta. Tvrtka Krautkamer u ponudi ima pet serija instrumenata za mobilno ispitivanje tvrdoe koji rade na principu UCI, odskoka i TIV: DynaPOCKET, DynaMIC, MIC 10, MIC 20 i TIV.

Vodi za primjenu objanjava osno-vne principe ovih metoda ispitivanja i daje njihovu usporedbu na pri-mjerima iz prakse, primjerice za ispitivanje tvrdoe u zoni utjecaja topline (ZUT) na zavarenim spoje-vima.

Pored toga, posebna pozornost posveena je faktorima koji utjeu na izmjerene vrijednosti, kao to je obrada povrine na ispitnom mjestu ili masa ispitnih dijelova te njihova debljina.

1.1 to je tvrdoa? U pogledu metalnih materijala tvrdoa je oduvijek bila (i jo uvijek je) predmetom rasprave metalurga, strojara i znanstvenika koji istrauju materijale. Zato nije neobino to za pojam tvrdoe postoje brojne definicije. Uz pojam tvrdoe veu se razliita svojstva poput otpornosti na habanje, ponaanje pri deformiranju

Slika 1: Ispitivanje tvrdoe s MIC 20 u kombinaciji s potpornjem MIC 227 i UCI sondom u zoni utjecaja topline (ZUT) na zavarenom spoju.

Slika 2: Ispitivanje tvrdoe metodom odskoka (DynaMIC) na pogonskom kotau velikog hidraulinog rovokopaa.

Slika 3: Slika 4: Ispitivanje tvrdoe s DynaPOCKET na lancu stroja za iskapanje u otvorenom kopu.

Optiko ispitivanje tvrdoe TIV mjeraem. Provjera prije zavrnog sklapanja.

4

Ultrazvuk

5

vrstoa na vlak te moduli elasti-nosti ili Youngovi moduli.

Ako se eli meusobno usporediti dobivena oitavanja, kako bi se dobila upotrebljiva vrijednost tvr-doe, neophodno je dati toan opis metode. Meutim, ako oitavanje ovisi o metodi, onda se jasno moe zakljuiti da tvrdoa nije fizikalna kvantiteta nego da je to nuno parametar.

Ispitivanje tvrdoe je skoro potpuno nerazorno te se u mnogim sluaj-evima koristi za utvrivanje para-metara za razlikovanje i opisivanje materijala. Na primjer, vrijednosti tvrdoe mogu nam lako pruiti podatke o svojstvima vrstoe ma-terijala.

Pojam tvrdoa openito se shvaa kao otpornost materijala na pro-diranje predmeta napravljenih od tvrih materijala.

Tvrdoa stoga nije osnovna kvan-titeta materijala, ve uvijek njegova reakcija na odreeno optereenje ili metodu ispitivanja. Vrijednost tvr-doe izraunava se na temelju reakcije materijala na optereenje.

Ovisno o metodi, nakon ispitivanja mogu se odrediti druge numerike vrijednosti koje se pripisuju i koje su karakterizirane: oblikom i materijalom penetratora; vrstom i veliinom optereenja,

npr. ispitno optereenje.

Razliite metode ispitivanja mogu se ugrubo podijeliti u dvije skupine:

a) Statika metoda: Tom metodom ispitivanja optereenje se pri-mjenjuje statiki ili dijelom statiki. Nakon uklanjanja pokusnog opte-reenja, vrijednost tvrdoe definira se kao omjer ispitnog optereenja i povrine odnosno projiciranog po-druja trajnog ispitnog otiska (Brinell, Vickers ili Knoop). U ispitivanju prema Rockwellu tvrdoa se odreuje mjerenjem dubine prodiranja penetratora uslijed ispit-nog optereenja.

b) Dinamika metoda: Za razliku od statike metode, optereenje se u ovom sluaju primjenjuje udarom, a tvrdoa se odreuje na temelju gubitka energije penetratora.

Uobiajena praksa, a esto i neo-phodna, je da se vrijednosti tvrdoe oznauju nekom drugom skalom od one koja se koristi za njihovo mjerenje. Pritom se u obzir uvijek mora uzimati sljedee: Ne postoje openito primjenjivi

odnosi za meusobno pretvaranje vrijednosti tvrdoe.

Pretvaranje je mogue kad je pretvorbeni odnos utvren sta-tistiki utemeljenim usporednim mjerenjima.

U instrumentima serije MICRODUR (MIC 10 i MIC 20) i mjeraima tvrdoe tzv. metodom odskoka (Dyna-POCKET, DynaMIC, MIC 20), kao i optikim mjeraima tvrdoe TIV pohranjeni su i mogu se odabrati razliiti odnosi pretvaranja, kako su opisani u standardima DIN 50 150 i ASTM E 140.

1.2 Zato se ispituje tvrdoa? U proizvodnim procesima tvrdoa materijala ili komponenti uglavnom se ispituje iz dva razloga: Prvi je utvrivanje svojstava novog mate-rijala, a drugi je osiguranje kvalitete odnosno potvrda da su zadovoljene potrebne specifikacije.

1.3 Moe li se tvrdoa ispitivati na licu mjesta? Kod konvencionalnih mjeraa tvrdoe prema Rockwellu, Brinellu ili Vickersu uvijek je potrebno dostaviti ispitni dio na mjerenje. Kako to iz praktinih razloga, a ponajprije iz razloga geometrije, to nije uvijek mogue, razvijeni su mali prijenosni tvrdomjeri koji omoguuju brzo ispitivanje komponenti na licu mje-sta.

Pritom se primjenjuju razliite metode. Veina prijenosnih mjeraa tvrdoe prema metodama UCI, odskoka i TIV uspjeno se primjenjuju u praktinom radu na terenu.

Pretvorbeni odnosi iz nacionalnih i meunarodnih standarda samo su u ogranienoj mjeri primjenjivi na odreene skupine materijala.

2. UCI metoda (MIC 10, MIC 20) Standardizirano u skladu s ASTM A 1038

2.1 Metoda Kao i kod ispitivanja tvrdoe kod Vickersa ili Brinella, u metodi ispitivanja ultrazvunom kontaktnom impedancijom (eng. Ultrasonic Contact Impedance ili krae UCI)

takoer je rije o veliini otiska u materijalu nakon utiskivanja ispit-nog optereenja. Meutim, dijago-nale ispitnog otiska za odreivanje vrijednosti tvrdoe ne utvruju se optiki, kako je uobiajeno, ve se

podruje otiska elektroniki otkriva mjerenjem pomaka frekvencije ultrazvuka. UCI metoda moe se ilustrirati malim mislenim pokusom. UCI sonda u osnovi se sastoji od Vickersovog dijamanta privrenog


na vrhu metalne ipke (Slika 5). Piezo-elektrini pretvarai pobuuju ipku u longitudinalnu oscilaciju. Umjesto metalne ipke (koju na-zivamo oscilirajua ipka) zamislite veliku spiralnu oprugu koja je jednim krajem privrena, a slobodnim krajem oscilira pri rezonantnoj frekvenciji od 70 kHz. Na samom vrhu opruge nalazi se kontaktna plo-

6

Slika 5: Shematski prikaz UCI metode (Ispitno optereenje/oscilirajua ipka/Vickersov dijamant/materijal za ispitivanje)

Pomak frekvencije proporcionalan je veliini ispitnog otiska koji je napravio Vickersov dijamant. Zato se dijagonale otiska radi odre-ivanja vrijednosti tvrdoe ne utvruju optiki, kao to je uobi-ajeno, ve se podruje otiska elektroniki otkriva mjerenjem po-maka frekvencije - i to u samo nekoliko sekundi.

I to je cijela tajna UCI metode ispitivanja tvrdoe: Pomak frek-vencije proporcionalan je veliini Vickersovog ispitnog otiska. Jedna-dba 1. opisuje taj temeljni odnos u usporedbi s definicijom vrijednosti tvrdoe po Vickersu.

Naravno, takav pomak frekvencije na slian nain ovisi i o konstanti opruge kod naih malih atomskih opruga.

Primijenjeno na ispitni materijal, to zovemo modul elastinosti ili Youngov modul. Nakon kalibriranja, UCI metoda moe se koristiti za sve materijale koji pokazuju taj modul elastinosti. Sonde su tvorniki kali-

brirane na slabo legirani ili ne-legirani elik, no suvremeni instru-menti za ispitivanje mogu se isto tako brzo kalibrirati na druge materijale poput titana ili bakra, na samom mjestu ispitivanja.

2.2 Odabir prikladne UCI sonde Za provedbu ispitivanja na temelju UCI principa, sonda sa ipkom koja na kontaktnom kraju ima privren Vickersov dijamant oscilira na fre-kvenciji ultrazvuka, a pobuuju je piezoelektrini keramiki pretvarai.

Jednadba 1: Pomak frekvencije proporcionalan je veliini otiska Vickersovog penetratora.

ica, ili Vickersov dijamant. Ispitni materijal s kojim Vickersov dijamant dolazi u kontakt takoer se moe zamisliti kao sustav manjih spiralnih opruga postavljenih okomito na povrinu - kao atomsku vezu dva atoma meusobno povezanih oprugom. Ako Vickersov dijamant takne ijednu od tih atomskih opruga, i to od vrlo tvrdog materijala u koji dijamant moe samo malo prodrijeti, i posljedino tome proizvesti tek mali otisak, onda se dodatna opruga, t.j. masa, vee za veliku spiralnu oprugu. To dovodi do pomaka rezonantne frekvencije.

Pomak frekvencije bit e vei kad se dotaknu dodatne opruge, to znai da ako dijamant prodire dublje u materijal srednje tvrdoe, otisak je vei. Analogno tome, do najveih pomaka frekvencije dolazi kod mekih materijala, jer dijamant prodire dublje u materijal i ostavlja vei otisak.

Slika 6: Pomak frekvencije oscilacijske ipke kao funkcija tvrdoe (HV)

Ultrazvuk

Opruga primjenjuje optereenje, a frekvencija ipke mijenja se u razmjeru s kontaktnim podrujem otiska Vickersovog dijamanta. Na taj se nain tvrdoa ne utvruje optiki preko dijagonala otiska, kao to bi normalno bio sluaj kod statikih tvrdomjera, ve elektronikim mjere-njem pomaka frekvencije u roku od nekoliko sekundi.

Instrument neprekidno prati frek-venciju, izraunava vrijednost i u istom je trenutku prikazuje.

UCI metoda najprikladnija je za ispitivanje homogenih materijala. U Tablici 1 prikazano je est ispitnih optereenja koje se koriste kod razliitih UCI sondi.

Slika 7: Razliiti modeli UCI sondi.

Ispitno optereenje Dostupni modeli sondi Prednost ili korist Uobiajena primjena

98 N (10 kgf)

MIC 2010 Standardna duljina Runa

Najvei otisak; zahtijeva minimalnu pripremu povrine

Mali otkivci, ispitivanje zavarenih spojeva, ZUT

50 N (5 kgf)

MIC 205 Standardna duljina Runa MIC 205L Produljena Runa

Rjeava ope probleme u primjeni 30 mm produljene duljine

Indukcijski ili naugljieni mehaniki dijelovi, npr. bregaste osovine, turbine, zavareni spojevi, ZUT. Mjerenje u lijebovima, zupanim parovima i korijenima

10 N (1 kgf)

MIC 201 Standardna duljina Runa MIC 201L Produljena Runa

Jednostavna primjena optereenja; kontrolirano ispitivanje na otrom radijusu Mjerenje na sloenim geometrijama

Ionski nitrirani strojevi za tancanje i kalupi, kokile, pree, dijelovi s tankim stijenkama Leajevi, zupanici

8 N (0,9 kgf)

MIC 211 Motorna sonda

Automatska primjena optereenja

Gotovi precizni dijelovi, zupanici, staze kuglinih leajeva

3 N (0,3 kgf)

MIC 2103 Motorna sonda

Automatska primjena optereenja

Slojevi, npr. slojevi bakra i aluminija na elinim cilindrima

( 40 m),

cilindri za roto-gravure, premazi, ovreni slojevi

( 20 m)

1 N (0,1 kgf)

MIC 2101 Najplii otisak Tanki slojevi polirane povrine Motorna sonda

Tablica 1: Modeli UCI sondi, prednosti i uobiajena primjena

7


3. Metoda odskoka (DynaPOCKET, DynaMIC i MIC 20) standardizirano sukladno ASTM A 956

3.1 Metoda Kod tvrdomjera koji rade po Leebovoj metodi ili metodi odskoka, veliina proizvedenog otiska takoer ovisi o tvrdoi materijala. Ona se, meutim, u ovom sluaju mjeri preko gubitka energije udarnog tijela.

Slika 8. ilustrira fizikalni princip ispitivanja tvrdoe odskokom.

Opruga upucava masu, u ovom sluaju udarno tijelo koje na vrhu ima kuglicu od volframovog karbida, u ispitnu povrinu pri definiranoj brzini. Udar stvara

plastinu deformaciju na povrini uslijed koje udarno tijelo gubi dio izvorne brzine, pa tako vrijedi da to je materijal meki, gubitak povratne brzine je vei. Brzina prije i nakon udara mjeri se bez-kontaktnim nainom. To se postie malim permanentnim magnetom u udarnom tijelu (Sl. 9) koji prolaskom kroz zavojnicu generira inducirani napon, a taj je napon proporcionalan brzini (v. Sl. 10).

Vrijednost tvrdoe po Leebu (HL), nazvana prema izumitelju metode odskoka D. Leebu, izraunava se iz omjera udarne i povratne brzine. Leeb je tvrdou definirao na sljedei nain:

HL = VR / V1 * 1000

Jednadba 2: Tvrdoa prema Leebu

Slika 8: Osnovni princip metode mjerenja tvrdoe odskokom: d = promjer otiska Epot = potencijalna energija Ekin = kinetika energija

m = masa hI, hR = visina prije/nakon udara VI, VR = brzina prije/nakon udara

Slika 9: Slika 10: Presjek udarnog mehanizma. Shematski prikaz tijeka naponskog signala koji je proizvelo udarno tijelo prolaskom kroz zavojnicu.

Signal prikazuje napon prije i nakon udara. (VDI Izvjetaj broj 208, 1978).

8

Ultrazvuk

9

Skupina materijala U pogledu ove relativno mlade metode ispitivanja tvrdoe, namee se pitanje u kojoj mjeri korisnici zaista prihvaaju ili primjenjuju Leebovu skalu. Do sada se ona koristila u samo nekoliko sluajeva za specifikacije i certifikate. Izmje-reni omjer brzine uglavnom se pretvarao u neku od konvencio-nalnih jedinica tvrdoe (HV, HB, HS, HRB, HRC ili N/mm2). Upravo je ta mogunost pretvorbe doprinijela sve veem prihvaanju ove vrste mje-raa na podruju ispitivanja tvrdoe.

Ako se izmjerenu tvrdou eli pretvoriti u neku drugu skalu (po mogunosti u rezultat neke potpuno druge metode ispitivanja tvrdoe), za to nemamo nijednu matematiku formulu. Iz tog su razloga, nakon odgovarajueg broja provedenih pokusa, empirijski utvrene tako-zvane pretvorbene tablice. U tu je svrhu izmjerena tvrdoa odreenog materijala pomou razliitih metoda ispitivanja te je utvren odnos izmeu pojedinanih skala (Sl. 10).

Za pravilno i pouzdano pretvaranje moraju se primijeniti pretvorbene tablice dobivene iz rezultata dovoljno velikog broja mjerenja tvrdoe, pri kojima su na dotinom materijalu koritene obje skale.

Glavni razlog zato se u obzir moraju uzeti razliite skupine mate-rijala je utjecaj elastinih svojstava (Youngovih modula) na ispitivanje tvrdoe metodom odskoka. Dva materijala s istom stvarnom tvr-doom imaju, u odreenim uvje-tima, zbog razliitih vrijednosti Youngovih modula razliite vrije-dnosti tvrdoe po Leebu. To je razlog zato ne postoji univerzalni princip pretvaranja iz Leebove tvrdoe u konvencionalne skale tvrdoe. U suvremenim ureajima za ispitivanje tvrdoe se iz tog razloga moe odabrati izmeu nekoliko skupina materijala, ispod kojih se nalaze odgovarajue pre-tvorbene tablice (v. Tablica 2).

Slabo legirani/nelegirani i lijevani elik

Alatni elik

elik otporan na koroziju

Sivo lijevano eljezo

Nodularni lijev

Lijevane aluminijske legure

Mjed (CuZn)

Bronca (CuAl, CuSn)

Kovane legure bakra

Tablica 2: Pohranjene skupine materijala u ureajima za ispitivanje tvrdoe DynaPOCKET, DynaMIC i MIC 20.

3.2 Odabir prikladnog udarnog mehanizma

Varijante mjeraa tvrdoe na prin-cipu odskoka obuhvaaju instru-mente MIC 20 TFT i DynaMIC /DynaMIC DL s tri inaice udarnog mehanizma te kompaktni Dyna-POCKET. Rad svih navedenih in-strumenata temelji se na Leebovoj metodi.

Udarni mehanizam koristi oprugu za upucavanje udarnog tijela kroz dovodnu cijev u ispitni uzorak. Na putu do uzorka magnet, koji se na-lazi u udarnom tijelu, generira signal u zavojnici koja okruuje dovodnu cijev. Udarno se tijelo nakon udara odbija od povrine i pritom inducira drugi signal u zavojnicu. Instrument tada izraunava tvrdou pomou omjera napona i analizira njihove faze kako bi automatski kompen-zirao promjenu smjera.

Tvrdomjeri tvrtke Krautkramer MIC 20, DynaMIC i DynaPOCKET jedini su mjerai tvrdoe koji imaju ovu patentiranu znaajku obrade signala koja omoguuje automatsko ispravljanje smjera.

Slika 11: Pretvaranje Leebove tvrdoe (HL) u Rockwellovu C (HRC) kao tipini primjer pretvorbenih krivulja kako su pohranjene u tvrdomjerima na principu odskoka. Te su krivulje utvrene empirijski, mjerenjem razliitih ispitnih objekata s razliitim vrijednostima tvrdoe po HL i HRC.


Koji su instrumenti i udarni meha-nizmi prikladni za odgovarajuu namjenu ovisi o potrebnoj energiji

udara i vrsti ili veliini penetratora. Pored ureaja DynaPOCKET, s integriranim udarnim mehanizmom

D, na izbor stoje tri udarna meha-nizma: Dyna D, Dyna E i Dyna G za MIC 20 i DynaMIC (v. Tablica 3).

Model Penetrator Energija pri udaru (Nmm) Uobiajena primjena

Dyna D 3 mm Volfram-karbidna kuglica 12 Openito ispitivanje homogenih materijala

Dyna E Dijamant 12 > 50 HRC, npr. valjaoniki valjci od kovanog i ovrenog elika

Dyna G 5 mm Volfram-karbidna kuglica 90 < 650 HB, npr. za velike odljevke i otkivke; Potrebna je manja povrina (za razliku od Dyna D)

DynaPOCKET 3 mm Volfram-karbidna kuglica 12 Kompaktni tvrdomjer na principu odskoka

Tablica 3: Udarni mehanizmi za ispitivanje tvrdoe metodom odskoka, prednosti i uobiajene primjene.

4. Optika metoda gledanja kroz penetrator

(eng. Through-Indenter-Viewing, TIV)

4.1 Metoda TIV je prijenosni instrument za optiko ispitivanje tvrdoe prema Vickersu pod ispitnim optereenjem (Sl. 11). Optiki sustav koji ukljuuje CCD kameru omoguuje gledanje kroz dijamant (gledanje kroz pene-trator). Pomou ove nove metode po prvi puta je mogue izravno, na zaslonu promatrati postupak u kojem Vickersov dijamant prodire u ispitni materijal.

Zahvaljujui optikoj metodi mje-renja, TIV tehnika moe se koristiti za provedbu ispitivanja tvrdoe bez dodatnih kalibriranja na razliite materijale.

vencionalni instrumenti do danas nisu mogli pruiti pouzdane rezul-tate.

tovie, statika primjena pokusnog optereenja takoer omoguuje mjerenje tankih i malih objekata te premaza.

im se dosegne pokusno opte-reenje, odreuju se duljine dija-gonala i pretvaraju u vrijednost tvrdoe prema Vickersovoj definiciji. To se ocjenjivanje moe izvoditi runo i automatski. TIV mjerai tvr-doe sadre tablice sukladno DIN 50150 i ASTM E 140 za pretvaranje izmjerene tvrdoe u ostale skale.

Slika otiska ili Vickersovog dija-manta na zaslonu ne omoguuje samo trenutanu provjeru i ocjenu kvalitete izmjerene vrijednosti, ve omoguuje i izravnu provjeru stanja penetratora (Vickersovog dijaman-ta).

Zahvaljujui optikoj metodi ispiti-vanja tvrdoe, TIV moe otvoriti nova polja primjene za mobilno ispitivanje tvrdoe na kojima kon-

Slika 12: TIV mjera tvrdoe u terenskoj upotrebi.

10

Ultrazvuk

Slika 13: Gledanje kroz penetrator pri ispitivanju tvrdoe omoguuje: neovisnost smjera mjerenja, ispitivanje razliitih materijala bez

kalibriranja (neovisno o materijalu),

primjenu na tankim i lakim komponentama,

primjenu na elastinim materijalima.

TIV je prvi prijenosni tvrdomjer koji ne utvruje veliinu otiska Vickers-ovog dijamanta te posljedino tome ne odreuje tvrdou neizravno, ve izravno: Gledanje kroz penetrator znai da je mogue promatrati kako otisak Vickersovog dijamanta raste na povrini ispitnog uzorka prilikom same primjene ispitnog optereenja. To je postignuto posebnom kom-binacijom optikih lea, ukljuujui CCD kameru za digitalizaciju slike otiska. U trenutku dosezanja ispi-tnog optereenja instrument po-hranjuje sliku otiska ili dijamanta te je automatski ocjenjuje.

Mjerenje tvrdoe primjenom TIV metode. Otisak Vickersovog dijamanta prikazuje se na zaslonu i automatski ocjenjuje.

U prvom koraku, za odreivanje rubova otiska koristi se poseban softver. Zatim se za odreivanje duljina dviju dijagonala uzimaju sjecita s rubovima Vickersovog dijamanta (kut od 136) koja su prikazana na zaslonu. Prosjena vrijednost dijagonala tada se koristi

za izraunavanje vrijednosti tvrdoe prema Vickersovoj definiciji. Auto-matsko procjenjivanje nije samo brzo, u usporedbi s konvencio-nalnim mjernim mikroskopima, nego i otklanja subjektivne uinke od strane korisnika koji su posebno izraeni pri runoj procjeni Vickers-ovog otiska.

Slika 12 prikazuje rezultat ispitivanja tvrdoe metodom gledanja kroz penetrator. Optika provjera oblika otiska je jedina metoda koja omogu-uje pouzdane zakljuke u pogledu kvalitete mjerenja. Jedan pogled na zaslon dovoljan je da bi se prepo-znalo jesu li svojstva povrine, mikro-struktura materijala ili neki drugi uinci utjecali na mjerenje.

Pored automatske procjene, instru-ment takoer omoguuje runo ocjenjivanje Vickersovog otiska. Rubovi otiska podeavaju se runo na uveanoj slici na zaslonu. Duljina dijagonala aurira se automatski te se prikazuje odgovarajua vrije-dnost tvrdoe.

Prikaz Vickersovog dijamanta pred-stavlja dodatnu mogunost za izravnu provjeru stanja penetratora. Bilo kakva oteenja penetratora, poput slomljenih rubova, prepoznaju se odmah tako da se od samog poetka mogu izbjei netona mjerenja.

Slika 14: Slika 15: Grafiki prikaz rezultata mjerenja u obliku krivulje. Prikaz rezultata mjerenja u tabelarnom obliku, ukljuujui statistike podatke poput raspona, standardnog otklona, minimuma i maksimuma.

11


elik elini lim

Slika 16:

Mjed Staklo

Rezultati slijednih ispitivanja mogu se grafiki prikazati kao krivulja ili u tabelarnom obliku, ukljuujui stati-stike podatke (v. Slike 13 i 14). Svi potrebni podaci, poput prosjene i pojedinane vrijednosti te statisti-kih podataka, prikazuju se ili auri-raju tijekom mjerenja.

Ispitivanje tvrdoe na razliitim materijalima metodom gledanja kroz penetrator (TIV).

Glavne prednosti TIV metode posti-gnute su statikom primjenom ispi-tnog optereenja te runim ili auto-matskim odreivanjem duljina otiska koji je napravio Vickersov dijamant:

a) TIV omoguuje mobilno mjerenje tvrdoe na licu mjesta na razliitim materijalima bez potrebe za doda-tnim prilagodbama i kalibriranjem (v. Slika 15).

b) Zbog statike primjene ispitnog optereenja, TIV takoer omoguuje mjerenje na tankim i malim dijelo-vima kao to su opruge, metalni limovi i slino.

c) Slika otiska uivo na zaslonu omoguuje trenutanu analizu kva-litete mjerenja.

d) TIV je opremljen funkcijom auto-matske procjene Vickersovog oti-ska, t.j. duljine dijagonala utvruju se izravno i automatski.

Ispitivanja tvrdoe nisu samo neo-visna o ispitnim poloajima i smje-rovima, sada su neovisna i o mate-rijalu i masi ili geometriji ispitnog objekta.

4.2 Odabir prikladne sonde Za optike TIV mjerae tvrdoe dostupne su dvije rune sonde, s pokusnim optereenjem od 10 N/1 kgf odnosno 50 N/5 kgf. Tablica 4 prikazuje odgovarajue raspone mjerenja za ove sonde. Mjerni raspon tih dviju TIV sondi ogranien je optikim sustavom koji se koristi. Veliina CCD senzora doputa samo odreenu maksimalnu veli-inu otiska, tako da je u ovom sluaju minimalna vrijednost mjer-nog raspona unaprijed definirana optikom.

U sluaju veih vrijednosti tvrdoe,

e) Prikaz rubova dijamanta na za-slonu omoguuje provjeru stanja penetratora.

TIV otvara iroku lepezu novih primjena koje prije nisu bile dostu-pne za prijenosne tvrdomjere.

t.j. kod manjih otisaka, razluivost CCD kamere ograniuje mjerni raspon. Iako su pomou sonde TIV105 provedena pouzdana i ponovljiva mjerenja na keramikim materijalima u okviru raspona tvr-doe od 1500 HV, gornja granina vrijednost openito je specificirana na 1000 HV. To je uinjeno zato jer se pri viim vrijednostima tvrdoe moe oekivati zamjetan uinak kvalitete povrine ispitnog objekta i primjene ispitnog optereenja na rezultat mjerenja.

Sonda Ispitno optereenje Raspon tvrdoe Uobiajena primjena

TIV 101 Optiko mjerenje tvrdoe na tankim komponentama od aluminija, bakra ili mjedi. 10 N / 1 kgf pribl. 30 500 HV Ispitivanje tvrdoe na tankim slojevima.

TIV 105 50 N / 5 kgf Ovrene povrine, mehaniki dijelovi, polugotovi proizvodi pribl. 100 1000 HV

Tablica 4: Sonde za ispitivanje tvrdoe TIV metodom, prednosti i uobiajene primjene.

12

Ultrazvuk

5. Tvrdomjeri - Pregled

5.1 DynaPOCKET Metoda: Ispitivanje tvrdoe metodom odskoka

Uobiajena primjena tvrdi, krupnozrnati pokusni objekti otkivci nehomogene povrinske strukture lijevani materijali Pribor: primjer. nastavci za zakrivljene povrine etalonske ploice

Slika 17: DynaPOCKET

5.2 DynaMIC Metoda: Ispitivanje tvrdoe metodom odskoka Uobiajena primjena mehaniki dijelovi ili jedinice motora

napravljene od elika i legura aluminija tvrde komponente valjkastih povrina u proizvodnji velikih serijskih proizvoda Pribor: primjer. udarni mehanizmi D, G i E

nastavci za zakrivljene povrine etalonske ploice softver UltraHARD

Slika 18: DynaMIC

5.3 MIC 10 Metoda: Ispitivanje tvrdoe UCI metodom Uobiajena primjena sitnozrnati materijal ovreni materijali tanki slojevi otvrdnjavanje: zavareni spojevi itd. Pribor: primjer. potpornji vodilice (prikljuivanje sondi) etalonske ploice softver UltraHARD

Slika 19: MIC 10

13


5.4 MIC 20 Metoda: Ispitivanje tvrdoe metodama UCI i odskoka Uobiajena primjena sve UCI primjene sve primjene metode odskoka Pribor: primjer. sve UCI sonde svi udarni mehanizmi na principu odskoka potpornji vodilice (prikljuivanje sondi) etalonske ploice softver UltraDAT Slika 20:

MIC 20

5.5 TIV Metoda: Optiko ispitivanje tvrdoe Uobiajena primjena ispitivanje tvrdoe razliitih materijala bez

kalibriranja ispitivanje tvrdoe na tankim komponentama

(npr. metalni limovi, opruge) ovrene povrine Pribor: primjer. potpornji vodilice (prikljuivanje sondi) etalonske ploice

Slika 21: softver UltraDAT TIV

6. Razliite metode u podruju ispitivanja tvrdoe

6.1 Odabir metode mjerenja Ispitivanje tvrdoe metodom odsko-ka uglavnom se provodi na velikim, grubozrnatim materijalima, otkiv-cima i svim vrstama kovanog materijala zato jer vrh udarnog mehanizma od volframovog karbida proizvodi vei otisak od Vickers-ovog dijamanta i iz tog razloga bolje otkriva karakteristike strukture lijeva.

tereenjima ili promjerima pene-tratora omoguuju odabir prikladne metode i prikladne sonde/udarnog mehanizma u skladu sa eljenom primjenom. Sljedee se odnosi na upotrebu udarnih mehanizama do-stupnih za DynaMIC i MIC 20: Pored Dyna D, koja je prikladna za veinu primjena, Dyna G posebno je prikladna za nehomogene povrine, kao to su primjerice lijevani mate-rijali ili otkivci, zato jer ima devet puta veu udarnu energiju, a pene-trator ima vei kuglini vrh od volframovog karbida.

UCI metoda preporuuje se za ispitivanje sitnozrnatog materijala gotovo svih oblika i veliina. Posebno se koristi u sluajevima kad se svojstva materijala moraju odrediti u malim tolerancijama, npr. za odreivanje ovrivanja defor-macijom na kovanom eliku.

S druge strane, relativno mali otisci UCI sondi omoguuju ispitivanje tvrdoe zavarenih spojeva, a posebno u kritino vanim zonama utjecaja topline.

TIV metoda je skoro potpuno neovisna o ispitnom materijalu i njegovoj geometriji. Zato se moe koristiti svugdje gdje su do sada konvencionalni mjerai tvrdoe zakazali: razliiti materijali bez kalibriranja, tanki lagani dijelovi, metalni limovi i spiralne opruge, itd.

Veliki broj UCI sondi i udarnih mehanizama s razliitim ispitnim op-

14

Ultrazvuk

UCI metoda Primjena MIC 10, MIC 20Metoda odskoka DynaPOCKET,

DynaMIC, MIC 20 TIV

Kruti dijelovi + ++ ++

Sitnozrnati materijal - ++ o

Lijevane aluminijske i eline legure o ++ o

ZUT sa zavarenim spojevima ++ - ++

Cijevi: debljina stjenke > 20 mm ++ ++ ++

Cijevi: debljina stjenke < 20 mm ++ - ++

Metalni limovi, opruge o - ++

Nehomogene povrine - + +

Tanki slojevi ++ - +

Teko dostupni poloaji ++ + -

++ vrlo prikladno / + prikladno / o ponekad prikladno / - neprikladno

Tablica 5: Primjene ispitivanja tvrdoe metodama UCI i odskoka.

Za tvrde materijale (650 HV/56 HRC), kod kojih se volfram-karbidni vrh bre troi, preporuujemo udarni mehanizam Dyna E koji ima penetrator s dijamantnim vrhom.

Slika 22: Usporedba podruja otiska udarnog mehanizma DynaD i UCI sondi MIC 2010, MIC 205 i MIC 201.

6.2 Vanost veliine otiska Openito vrijedi da to je vee podruje otiska, to su konzistentniji rezultati ispitivanja. Za varijacije u mikro-strukturi nehomogenih materi-jala ili kod grubozrnatih materijala dana je prosjena vrijednost tako da se mogu postii konzistentni rezul-tati. Vee podruje otiska takoer postavlja manje zahtjeva u vezi povrinske obrade i pripreme povrine.

Povrine otiska koje ostavljaju razliiti udarni mehanizmi u usporedbi su puno vee od onih koje proizvede bilo koja UCI ili TIV sonda. Mjera na principu odskoka preporuuje se pri ispitivanju velikih odljevaka i otkivaka. Ispitivanje malih podruja homogenih ma-terijala otvrdnute povrine zahtijeva plie otiske kakve stvaraju UCI i TIV sonde.

Dyna G 5 mm

90 Nmm

Dyna D 3 mm

12 Nmm HV 10

MIC 2010 HV 5

MIC 205 TIV 105

HV 1 MIC 201 TIV 101

HV 0,3 MIC 2013

64 HRC 350 152 107 48 25

55 HRC 898 449 175 124 56 28

30 HRC 1030 541 249 175 79 41

Tablica 6a: Priblina veliina povrine otiska (u mm).

15


Dyna G 5 mm

90 Nmm

Dyna D 3 mm

12 Nmm HV 10

MIC 2010 HV 5

MIC 205 TIV 105

HV 1 MIC 201 TIV 101

H 0,3 MIC 2013

800 HV 16 22 16 7 4

600 HV 63 28 25 20 9 5

300 HV 83 35 35 25 11 6

Tablica 6b: Priblina dubina otiska (u mm).

16

d = 0,062 F / HV

HV

F

d

= Tvrdoa po Vickersu u HV

= Optereenje u N

= Dubina prodiranja u mm

Minimalna debljina s = 10 d

6.3 Odnos izmeu dubine penetracije i minimalne deblji-ne za premaze Za ispitivanje tvrdoe po Vickersu, debljina ili dubina otvrdnutog sloja ili premaza, primjerice kroma na elinim valjcima, mora biti dovoljno velika kako bi mogla podnijeti otisak. Pravilo je da debljina treba biti najmanje deset puta vea od dubine otiska.

Dubinu prodiranja Vickersovog dija-manta moete jednostavno izra-unati ako znate silu sonde i pri-blinu tvrdou pomou jednadbe 3. Formula se temelji na geometriji Vickersovog dijamanta. Stoga je primjenjiva jedino na ispitivanje tvrdoe prema Vickersu.

Upamtite: 10 N 1 kgf.

Jednadba 3: Dubina prodiranja Vickersovog dijamanta.

6.4 Ispitivanje tvrdoe na zavarenim spojevima (ZUT) Pomou malih ispitnih otisaka koje ostavljaju Microdur UCI sonde mogue je primjerice utvrditi tvrdou zavarene komponente iznad kriti-nog podruja zavara, tj. zone utjecaja topline. Rezultat ispitivanja tvrdoe daje informacije o pravilnom zavarivanju materijala. Na primjer, ako je sadraj martenzita u zoni utjecaja topline prevelik, stvorit e se vrlo tvrda zona koja esto uzrokuje pucanje.

Naravno, mogu se koristiti samo metode mjerenja koje pouzdano pokrivaju kritino podruje zavara, tj. ZUT, s otiscima koji nisu preveliki. Samo mala ispitna optereenja (HV 5 ili HV10) stvaraju Vickersov otisak koji se jo uvijek nalazi u kritinoj zoni utjecaja topline. HV30, HB i ispitni otisci nastali ispitivanjem na principu odskoka, kao i mjerenja pomou Poldijevog bata izlaze iz te zone.

Slika 23: Dubina prodiranja Vickersovog dijamanta naspram tvrdoe materijala (za razliita ispitna optereenja).

Ultrazvuk

Dyna D i E Dyna G UCI sonde TIV

Nije potreban nosa/potporanj > 5 kg > 15 kg > 0,3 kg Nema

Potreban je nosa/potporanj 2 do 5 kg 5 do 15 kg 0,1 do 0,3 kg ogranienja

Potreban je nosa/potporanj i vezivna pasta 0,05 do 2 kg 0,5 do 5 kg 0,01 do 0,1 kg

Tablica 7: Zahtjevi za masu kod ispitnog uzorka:

17

U tim se sluajevima odreuje samo prosjena vrijednost za cijelo podruje zavara. To dovodi do manjih vrijednosti tvrdoe uslijed injenice da je na susjednim podrujima takoer otkrivena manja tvrdoa. Danas jo uvijek nailazimo na Poldijeve batove u ispitivanju zavara. Oevidno je da ovakav ispitni otisak ukazuje na niu vrijednost tvrdoe, to za operatera znai da daljnja toplinska obrada ZUT-a vie nije potrebna. O mudrosti te odluke neka odlui itatelj.

Slika 24: Ispitivanje tvrdoe u zoni utjecaja topline.

Rjeenje za ispitivanje malih kom-ponenti jednostavne geometrije je strojni potporanj koji odgovara obrisima stranje povrine dijela. Potporanj uvruje ispitni dio i ini ga vrstim i stabilnim. Za ekstremno tanke materijale moe biti potrebna upotreba tankog filma masti ili paste za povezivanje ispitnog objekta za potporanj.

UCI metoda temelji se na mjerenju pomaka frekvencije. Ispitni objekti laki od oko 0,3 kg mogu doi u samooscilaciju i uzrokovati pogre-na oitavanja. Gore opisana pot-porna ploica i povezivanje efikasna su metoda za izbjegavanje osci-lacija i kod malih komponenata. Ako upotreba potporne ploice nije izvediva, odaberite sondu s manjim ispitnim optereenjem radi smanji-vanja uinka samooscilacije.

Tablica 7 dana je kao smjernica za utvrivanje potrebe za nosaem ili potpornjem. Uinkovitost nosaa ili potpornja odreuje se prema razini prianjanja obrisima ispitnog uzorka.

U naelu, za TIV nema ogranienja u vezi mase ispitnog uzorka, dokle god je mogue pravilno pozicionirati sondu i primijeniti optereenje a da se pokusni uzorak ne pomie.

6.6 Zahtjevi za debljinu stijenki Debljina stijenki cijevi, vodova ili ventila izrazito je vana za mobilno ispitivanje tvrdoe, pogotovo kod metode odskoka. Na primjer, kada se pri ispitivanju odskokom udarno tijelo sudari o tanku stijenku, ona e poeti oscilirati poput opne na bubnju.

Pri odabiru metode ispitivanja, osim mase (Odjeljak 6.5), veliku ulogu igra i debljina stijenke. Ona moe utjecati na vrijednost tvrdoe ak i kada je pokusni objekt vrst i tei nekoliko tona.

Usprkos maloj masi udarnog meha-nizma Dyna D i njegovoj maloj udarnoj energiji, u trenutku udara stvara se velika sila od oko 900 N (90 kgf) (za usporedbu, maksimalna

Metoda ispitivanja tvrdoe

Debljina stijenke u mm

Debljina stijenke u inima

Odskok 20 0,79

UCI 2 3 0,08 0,12

TIV 10 x dubina prodiranja dijamanta

6.5 Zahtjevi za masu kod ispitnog uzorka Masa ispitnog uzorka uvijek mora biti uzeta u obzir. Iako su kriteriji mase kod Leebove metode vii od onih za UCI metodu, masa i debljina ispitnog uzorka moe utjecati na rezultate obiju metoda.

Leebova metoda stvara veliku silu kratkog trajanja tijekom udara. Tanki i lagani materijali poputaju, i to uzrokuje pogrene vrijednosti.

Tablica 8: Preporuene minimalne debljine stijenki. Povezivanjem na potpornu ploicu uvruju se i stabiliziraju mali ispitni uzorci ime se omoguuje mjerenje malih debljina stijenki.


18

sila UCI sonde je 98 N/10 kgf). To je dovoljno da se proizvedu vibracije kod debljina stjenki ispod 20 mm. To moe uzrokovati pogrene vrijednosti tvrdoe i veliku koliinu rasprenosti. U tim bi se slu-ajevima prednost radije trebalo dati UCI metodi, nego metodi odskoka.

Slika 25 pokazuje vrijednosti tvrdo-e izmjerene standardnim Vickers-ovim ispitivanjem sa silom od 10 kgf (98 N) u odnosu na one izmjerene udarnim mehanizmom Dyna D.

Za debljine stijenki iznad 20 mm oba ispitivanja pokazuju iste rezultate. Za debljine ispod 20 mm, Vickersove vrijednosti izmjerene metodom odskoka nie su od stvar-nih vrijednosti to rezultira otklonom od vodoravnog pravca.

6.7 Kvaliteta povrine Sve metode ispitivanja tvrdoe zahtijevaju glatke povrine oiene od oksida, boje, maziva, ulja, plastinih premaza za zatitu od korozije ili metalnih premaza za bolju vodljivost. Dubina otiska treba biti velika u usporedbi s hrapavou povrine.

Ako je potrebna priprema povrine, mora se paziti da se pregrijavanjem ili ovrenjem uslijed deformacije ne promijeni tvrdoa povrine.

Praktiniji rezultati postiu se koritenjem rune baterijske brusi-lice velike brzine (>12000 rpm), primjerice MIC 1060. Za uglaivanje povrine koristite zrno 180. Postupak traje samo 10 sekundi.

6.8 Rukovanje, poravnavanje i uvrivanje MIC sondu postavite na malu i stalnu brzinu. Sonda treba biti pod pravim kutom u odnosu na povrinu. Maksimalno kutno odstupanje od okomice treba biti manje od 5 stupnjeva. Nemojte okretati ni buiti. Na dijamant ne smiju djelovati lateralne sile.

Udarni mehanizam mora biti unutar jednog do dva stupnja od okomice na povrinu.

Nastavci u obliku potpornih prstena za udarne mehanizme i uloak za UCI sondu osiguravaju ispravno poravnavanje.

Standardni potporni prsteni koji se isporuuju s Dyna D i Dyna E sondama koriste se za ispitivanje konveksnih ili konkavnih radijusa veih od 30 mm. Vei promjer Dyna G standardnog potpornog prstena zahtijeva radijus vei od 50 mm. Dostupni potporni prsteni za Dyna D i Dyna E udarne mehanizme dostupni pokrivaju raspon od

r=10-30 mm za ispitivanje unutarnjih i vanjskih promjera cilindrinih i sferinih oblika (v. Dyna 41 i Dyna 42). Po mjeri izraeni potporni prsteni dostupni su na zahtjev.

Za standardne duljine UCI sondi drai MIC 270 i MIC 271 dolaze kao pribor. Dra sonde MIC 271 preporuuje se za ispitivanje cilindrinih dijelova s radijusom od 3 do 75 mm. Ravni dra sonde osmiljen je za ispitivanje ravnih povrina, ali je takoer koristan pri ispitivanju radijusa veih od 75 mm.

Namjestite TIV sondu okomito na ispitni uzorak. Dostupni su nastavci za sonde za ravne i zaobljene povrine. Optereenje postavite na malu i stalnu brzinu. Na zaslonu moete promatrati kako otisak raste. Otisak se automatski ocje-njuje prilikom primjene optereenja.

6.9 Kalibriranje Modul elastinosti (ili Youngov modul) svojstvo je materijala kojim on moe utjecati na kalibriranje instrumenta. Ispravno kalibriranje nuno je za tonost rezultata.

Za umjeravanje instrumenata Dyna-MIC ili MIC 20 za ispitivanje tvrdoe odskokom, operater prvo mora odabrati jednu od devet skupina materijala (v. Tablica 9). Odabir adekvatnog materijala omoguuje grubo kalibriranje, a vrsta udarnog mehanizma spojenog na instrument odreuje dostupne pretvorbe. Preciznija kalibracija za konkretne materijale mogua je ako se za kalibriranje instrumenta koriste uzorci poznate tvrdoe. Za izvo-enje kalibracije uzima se nekoliko oitavanja na uzorku, a prikazana prosjena vrijednost podeava se na stvarnu tvrdou. Time se postie precizna kalibracija te se dobiva oitana vrijednost za konkretni materijal koja se moe koristiti za ponovno umjeravanje instrumenta.

Slika 25: Standardne Vickersove vrijednosti (HV10) u usporedbi s Vickersovim vrijednostima na principu odskoka (HVR) za razliite debljine stijenki cijevi.

Ultrazvuk

Slika 26:

UCI sonde kompatibilne s MIC10 i MIC20 serijama kalibrirane su prema etalonskim ploicama za elik s modulom elastinosti ili Youngovim modulom od 210000 MPa. Budui da nelegirani ili slabo legirani elici imaju slini Youngov modul, standardnom se kalibra-cijom dobivaju toni rezultati. U veini sluajeva razlika modula elastinosti srednje i visoko legi-ranih elika toliko je beznaajna da pogreka potpada u dozvoljenu toleranciju za dijelove.

Meutim, modul elastinosti za neeljezne materijale zahtijeva posebno kalibriranje. Za kalibriranje se uzima nekoliko oitavanja na ispitnom uzorku poznate tvrdoe. Prikazana prosjena vrijednost se zatim podeava prema stvarnoj vrijednosti. Time se kalibrira instru-ment, a usput se i ustanovljuje vrijednost za konkretni materijal koja se moe koristiti za ponovno kalibriranje instrumenta.

Oitane vrijednosti umjeravanja polaze od tvorniki postavljene vri-

19

Raspon izmjerenih vrijednosti tvrdoe naspram pripreme povrine. HVR oznauje pretvorene vrijednosti tvrdoe po Vickersu mjerene metodom odskoka.

jednosti za elik. Napominjemo da to moe biti pozitivna ili negativna vrijednost. Tablica 10 sadri popis priblinih vrijednosti za kalibriranje koje se mogu uzeti za neke uobiajene materijale.

Budui da se TIV metoda zasniva na Vickersovom ispitivanju, nema potrebe za kalibriranjem pri mjere-nju na razliitim materijalima. Za vie informacija pogledajte Poglavlje 4.

Skupina materijala HV HB HRB HRC HS N/mm2

1 elik - nelegirani, slabo legirani ili lijevani D, E, G D, E, G D, E, G D, E, G D, E, G

2 Alatni elik D, E D, E

3 Nehrajui elik D D D D

4 Sivo lijevano eljezo D, G

5 Nodularni lijev D,G

6 Lijevani aluminij D D

7 Mjed D D

8 Bronca D

9 Bakar D

Tablica 9: Skupine materijala i dostupne pretvorbe.


Materijal Vrijednost kalibriranja

Aluminij - 8800

Krom + 0250

Bakar - 5800

Lijevano eljezo - 4800

Titan - 6500

Austenitni nehrajui elik - 1500

Feritni i martenzitni nehrajui elik - 0900

Tablica 10: Pribline vrijednosti UCI kalibriranja.

6.10 Provjera radnih svojstava instrumenta Radna svojstva tvrdomjera periodi-ki se provjeravaju pomou stan-dardiziranih etalonskih ploica.

Besprijekorno funkcioniranje mjera-a tvrdoe na principu odskoka (DynaPOCKET, DynaMIC i MIC 20) temelji se na pet pojedinanih mjerenja na certificiranoj Leebovoj etalonskoj ploici. Prosjek tih pet mjerenja trebao bi biti u okviru 5 HL certificirane vrijednosti u eta-lonskoj ploici. MICD62 etalonska ploica tvrdoe ima nominalnu vrijednost od oko 765 HL. Ako se te vrijednosti pretvore u HRC vri-jednosti, rezultat je tvrdoa od 55 HRC s tolerancijom od 5 HRC.

Tonost UCI i TIV tvrdomjera (MIC 10, MIC 20 i TIV) temelji se na mjerenjima pomou etalonskih ploica za tvrdou po Vickersu. Prosjek pet oitanja trebao bi biti u

okviru 3,6% certificirane vri-jednosti u etalonskoj ploici pri upotrebi vrstog/stabilnog potpornja ili nosaa kao to je MIC222. Kada se ispituje runo, potrebno je izrau-

nati prosjenu vrijednost najmanje 10 oitavanja s tolerancijom od 5%. Gornje tolerancije za razliite metode ispitivanja saete su u tablici 11.

Metoda Mjerne tolerancije

Odskok 5 HL odstupanja od prosjeka od vrijednosti iz etalonske ploice s tri do pet oitanja.

UCI

3,6% odstupanja od prosjeka od vrijednosti iz etalonske ploice s tri do pet oitanja uz upotrebu potpornja MIC 222-A. Vea odstupanja mogua su kod runog mjerenja.

TIV 3,6% odstupanja od prosjeka od vrijednosti iz etalonske ploice s tri do pet oitanja.

Tablica 11: Mjerne tolerancije za razliite metode ispitivanja.

7. Saetak i pomo pri odabiru prikladne metode ispitivanja

Proizvodna lepeza Krautkramerovih prijenosnih tvrdomjera obuhvaa serije instrumenata DynaPOCKET, DynaMIC, MIC 10, MIC 20 i TIV. U tim se instrumentima koriste tri razliite fizikalne metode mjerenja -

UCI, metodu odskoka i optiku TIV metodu. Uvijek je potrebno odabrati adekvatnu opremu za eljenu pri-mjenu, odnosno metodu te odgo-varajui instrument.

Sljedee poglavlje daje vam kratak pregled razliitih metoda ispitivanja i uobiajenih primjena, uz istovre-menu pomo pri odabiru prave opreme za vae potrebe ispitivanja tvrdoe.

20

Ultrazvuk

21

7.1 UCI metoda (MIC 20 / MIC 10) Pri UCI metodi veliina otiska ispitivanja ne mjeri se optiki, nego se podruje otiska otkriva elektro-niki tako da se utvruje pomak frekvencije ultrazvuka pod optere-enjem.

Kod mekih materijala Vickersov dijamant prodire dublje u materijal, ostavljajui relativno veliko podruje otiska to dovodi do velikog pomaka frekvencije.

To je tajna UCI metode ispitivanja tvrdoe: Pomak frekvencije propor-cionalan je veliini otiska koji je proizveo Vickersov dijamant.

UCI instrumenti jednostavno se kalibriraju na razliite pokusne ma-terijale.

Uobiajene primjene: Toplinski obraeni ili prekaljeni mehaniki dijelovi (npr. bregaste osovine), ispitivanje zavarenih spo-jeva (ZUT), gotovi precizni dijelovi, zupanici, staze kuglinih leajeva, zupanici, turbinske lopatice, tanki slojevi, npr. bakra ili kroma na elinim cilindrima, cilindri za roto-gravure, premazi.

Instrumenti: MIC 10, MIC 10 DL, MIC 20,

MIC 20 TFT

Sonde: Rune sonde 10 N / 1 kgf (MIC 201-A, MIC

201-AL) 50 N / 5 kgf (MIC 205-A, MIC

205-AL) 98 N / 10 kgf (MIC 2010-A) Motorne sonde 8,6 N / 0,9 kgf (MIC 211-A) 3 N / 0,3 kgf (MIC 2103-A) 1 N / 0,1 kgf (MIC 2101-A)

7.2 Metoda odskoka (MIC 20 / DynaMIC / DynaPOCKET) U metodi odskoka udarno tijelo ubrzava pri definiranoj brzini i udara o povrinu ispitnog objekta. Uslijed plastine deformacije povrine do koje dolazi u trenutku udara, udarno tijelo gubi na izvornoj energiji ili brzini.

Kod mekih materijala ispitni otisak koji je proizvelo udarno tijelo relativno je velik, t.j. udarno tijelo najvie gubi na izvornoj brzini i vraa se odgovarajue umanjenom brzinom. Brzine prije i nakon udara mjere se bezkontaktnim nainom. Trajni magnet u udarnom tijelu generira inducirani napon pri pro-lasku kroz zavojnicu pri emu je napon proporcionalan brzini. Pov-ratna brzina, s druge strane, je mjera za tvrdou ispitnog materijala.

7.3. Optika metoda - TIV Pri TIV metodi (gledanja kroz penetrator) veliina otiska Vickers-ovog dijamanta, t.j. duljine dija-gonala, automatski se mjere pod optereenjem gledanjem kroz dija-mant uz pomo optikog sustava koji koristi CCD kameru.

TIV mjerenjem duljina dijagonala automatski se izraunava i vrijednost tvrdoe po Vickersu za primijenjeno ispitno optereenje.

Slika otiska uivo na LCD zaslonu instrumenta takoer omoguuje trenutanu provjeru pouzdanosti mjerenja, t.j. provjeru kvalitete pri-kazanog otiska koji je proizveo Vickersov dijamant.

Mogunou gledanja kroz pene-trator TIV metoda omoguuje ispi-tivanje tvrdoe svih materijala bez potrebe za dodatnim kalibriranjem. Pomou ovog prijenosnog instru-menta vie ak ni ispitivanja tankih materijala, poput zavojnica i tankih metalnih limova, ne predstavljaju problem.

Samo se instrumenti tvrtke Kraut-kramer mogu koristiti u bilo kojem smjeru bez dodatnih podeavanja (patentirana neizravna funkcija).

U tvrdomjeru je ve pohranjeno devet razliitih skupina materijala pomou metode odskoka. Povrh toga, DynaMIC i MIC 20 mogu se jednostavno kalibrirati za druge ispitne materijale.

Uobiajene primjene: U radionicama za ovrivanje i tvrtkama za toplinsku obradu (ra-zliiti materijali bez kalibriranja), zrakoplovnoj industriji (komponente tankih stijenki, razliite legure), za metalne limove (za opruge) itd.

Uobiajene primjene: Za velike, grubozrnate komponente s valjkastim povrinama, jedinice motora ili mehanike dijelove od lijevanog elika ili lijevanih legura aluminija, otkivke s nehomogenom povrinskom strukturom, razlikova-nje materijala i kovane legure bakra.

Instrumenti: TIV

Sonde: TIV 101 (10 N / 1 kgf) TIV 105 (50 N / 5 kgf) Instrumenti:

DynaPOCKET, DynMIC, DynaMIC DL, MIC 20, MIC 20 TFT Udarni mehanizmi: Dyna D dia. 3 mm Volfram-

karbidna kuglica Dyna G dia. 5 mm Volfram-

karbidna kuglica Dyna E s dijamantnim vrhom


7.4 Osnovna pitanja za korisnika

1. to elite mjeriti?

Dyna-POCKET DynaMIC MIC 10 MIC 20 TIV

Premazi Ne Ne Da Da Da

Ovrene povrine Ne Ne Da Da Da

Zavareni spojevi (ZUT) Ne Ne Da Da Da

Razliiti materijali (*s kalibriranjem) Da* Da* Da* Da* Da

Odljevci/otkivci Da Da Djelomice Da Djelomice

Cijevi Djelomice Djelomice Da Da Djelomice

Metalni limovi, opruge Ne Ne Djelomice Djelomice Da

2. Koji materijal?


elik (legure, nehrajui) Da Da Da Da Da

Drugi metali (Al, Cu ) Da Da Da Da Da

Lijevani elik Da Da Djelomice Da Djelomice

Lijevani aluminij Djelomice Da Djelomice Da Djelomice

Keramika Ne Ne Djelomice Djelomice Da

Staklo Ne Ne Ne Ne Da

Plastika Djelomice Djelomice Djelomice Djelomice Da

3. Postoje li posebni zahtjevi?


Pohrana podataka/ Raunalno suelje Ne Samo DL Samo DL Da Da

Statistika evaluacija Ne Da Da Da Da

Pretvorbe skala Da Da Da Da Da

Neusmjereno (*osim motorne sonde) Da Da Da* Da* Da

Debljina stijenke

Ultrazvuk

23

GE Inspection Technologies Ultrazvuk

GEInspectionTechnologies.com

Pridravamo pravo na tehnike izmjene bez prethodne obavijesti. 2005 General Electric Company. Sva prava pridrana. GEIT-21001-sd299-AE (12/05)

str 1.docstr 2.docstr 3.docstr 4.doc1.1 to je tvrdoa?

str 5.doc1.2 Zato se ispituje tvrdoa? 1.3 Moe li se tvrdoa ispitivati na licu mjesta?2. UCI metoda (MIC 10, MIC 20) 2.1 Metoda

str 6.doc2.2 Odabir prikladne UCI sonde

str 7.docstr 8.doc3. Metoda odskoka (DynaPOCKET, DynaMIC i MIC 20) standardizirano sukladno ASTM A 956 3.1 Metoda

str 9.docstr 10.docstr 11.docstr 12.docstr 13.docstr 14.docstr 15.docstr 16.docstr 17.docstr 18.docstr 19.docstr 20.docstr 21.docstr 22.docstr 23.docstr 24.doc

Documents

Hardness Tester Aplication Guide_HR_proba01