Trong ngành công nghiệp nói chung, luôn cần thực hiện một bước quan trọng đó là kiểm tra độ cứng để xác định các đặc tính của vật liệu, trước khi đưa sản phẩm vào sử dụng. Theo đó, máy đo độ cứng sẽ cung cấp thông tin như độ bền, độ dẻo từ đó đánh giá được khả năng chống lại sự uốn cong, biến dạng, mài mòn, cắt hoặc trầy xước của vật liệu. Để thử nghiệm độ cứng, các chuyên gia sẽ tận dụng nguyên lý đo độ cứng là đo khả năng chống chịu của vật liệu khi có một vật cứng khác xâm nhập. Cụ thể hơn, họ lấy một vật có hình dạng cụ thể, ấn một lực cụ thể lên bề mặt của vật liệu cần kiểm tra trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó dùng máy thử độ cứng đo độ sâu cũng như kích cỡ của vết lõm. Trong đó, nói riêng về bài kiểm tra độ cứng, đã có rất nhiều các phương pháp nổi bật và thường xuyên được sử dụng. Bài viết sẽ hệ thống đơn giản hóa các phương pháp kiểm tra độ cứng là Rockwell, Vickers, Shore và Brinell, mong rằng sẽ đem lại hiệu quả thông tin tới bạn đọc. 

Cách chọn phương pháp đo độ cứng phù hợp

Trước khi ứng dụng các phương pháp thử độ cứng, chúng ta phải lựa chọn đúng loại phương pháp sử dụng. Như đã đề cập, có bốn kiểu kiểm tra độ cứng chính, mỗi loại có yêu cầu riêng và đem lại kết quả khác nhau. Do đó, nếu muốn tận dụng thử nghiệm nào, bạn cần đáp ứng đúng tiêu chuẩn của thử nghiệm đó. Dưới đây là một số lưu ý quan trọng:

• Loại vật liệu được kiểm tra độ cứng
• Tuân thủ các tiêu chuẩn được yêu cầu
• Độ cứng đúng của vật liệu
• Tính đồng nhất / không đồng nhất của vật liệu
• Kích thước của bộ phận
• Việc gắn có cần thiết không
• Số lượng mẫu cần kiểm tra
• Độ chính xác cần thiết của kết quả

Các phương pháp kiểm tra độ cứng thông dụng

Phương pháp đo độ cứng Rockwell

Rockwell (HR) là một phương pháp đo nhanh dùng để kiểm soát chất lượng sản xuất, chủ yếu dùng cho các vật liệu bằng kim loại. Đặc điểm của phương pháp này là đo độ cứng các mẫu lớn thông qua tác động làm lõm với vật thử là đầu mũi kim cương hình nón hoặc bi thép cứng. Nói cách khác, chuyên gia sẽ tính toán độ cứng Rockwell bằng cách đo độ sâu của vết lõm. 

Để thực hiện đo độ cứng bằng phương pháp này, đầu tiên tác động một lực tối thiểu khoảng 10 - 30kg lên vật mẫu. Khi đã đạt tới độ cân bằng, máy kiểm tra độ cứng sẽ ghi lại các giá trị. Trong khi vẫn duy trì lực tác động tối thiểu, chuyên gia tác động tiếp một lực tối đa. Lần này, khi độ cân bằng đạt được thì dừng tác động lực tối đa nhưng vẫn tiếp tục duy trì lực tối thiểu ban đầu. Sau cùng, thu lực tối đa về và tính toán độ cứng dựa trên độ sâu mà vết lõm để lại. Tóm lại, quy trình đo độ cứng Rockwell cơ bản tức là lần lượt tác dụng hai lực ấn nối tiếp. Chẳng hạn, lực ban đầu là 100N, tiếp theo nâng dần trọng tải lên 600N, 1000N hoặc 1500N, tùy theo thang chia mà ta chọn lực đo Rockwell tương thích. 

Máy đo độ cứng Rockwell bằng điện Metrology RHT-9000E

Vậy thang đo độ cứng là gì? Theo đó, thang đo độ cứng Rockwell được phân làm 3 thang A, B, C tương ứng, lần lượt ký hiệu là HRA, HRB, HRC,... Dựa vào loại và kích thước đầu đo cũng như các tiêu chuẩn độ độ cứng (tiêu chuẩn độ cứng của thép; tiêu chuẩn độ cứng cao su; tiêu chuẩn độ cứng của bánh răng; tiêu chuẩn độ cứng của nhôm; tiêu chuẩn độ cứng hrc; tiêu chuẩn độ cứng màng sơn...) người ta sẽ chọn được loại thang đo phù hợp. Ví dụ:

• Thang A (HRA) thích hợp đo chất liệu cứng như carbides, hợp kim cứng, thép tôi cứng bề mặt với tải trọng là 60kg. Trong đó, đơn vị đo độ cứng thường là kg
• Thang B (HRB) tương ứng với lực ấn 100kg, dùng để đo các vật liệu mềm, có độ cứng trung bình như phôi đồng đỏ, thép mềm, phôi nhôm, gang mềm…
• Thang đo độ cứng HRC đạt mức độ thử cao, sử dụng tải trọng tác dụng là 150kg, dùng cho chất liệu thép, gang cứng (thép và gang đã được tôi và ram) hoặc các vật liệu cứng hơn 100 HRB.

Phương pháp đo độ cứng Brinell

Thử độ cứng Brinell là gì? Được biết, phương pháp thử độ cứng Brinell là phương pháp kiểm tra độ cứng lâu đời nhất, lần đầu xuất hiện vào năm 1900 và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật và luyện kim. Theo đó, chuyên gia sử dụng phương pháp này cần tới viên bi thép (đường kính khoảng 10mm), ấn một lực đo Brinell là 3000kg vào bề mặt kim loại. Lực ấn có thể giảm xuống 500kg nếu đối tượng là kim loại mềm, ngoài ra, có thể áp dụng bi thử carbide tungsten để giảm thiểu biến dạng đầu thử cho những chất liệu siêu cứng. Theo đó, khoảng thời gian duy trì lực tác động toàn phần sẽ là 10 -15 giây với gang và thép hoặc ít nhất 30 giây với các kim loại khác. 

Máy đo độ cứng Brinell hiển thị Led Metrology BHT-3000E

Cần lưu ý là phương pháp này chỉ dùng để đo độ cứng dưới 450HB, nếu vật liệu cứng hơn sẽ dẫn tới sai số lớn hơn. So với những phương pháp đo độ cứng khác, viên bi thử sẽ tạo ra vết lõm sâu và rộng nhất - đây cũng chính là ưu điểm nổi bật của thang đo độ cứng Brinell. Nhờ đó, phạm vi của độ cứng của phép thử bình quân rộng hơn của vật đo. Đồng thời, các lợi ích khác như ít nhạy cảm với chất lượng bề mặt kiểm tra và có mối liên hệ tương đối với độ bền kéo cũng góp phần giúp phương pháp kiểm tra độ cứng Brinell trở nên tối ưu hơn, khi đo các khối cứng hoặc độ cứng tổng thể của một dạng vật liệu, đặc biệt là dạng có cấu trúc không đồng đều. Tuy nhiên phương pháp thử này không thích hợp để đo vật thể nhỏ, vật liệu mỏng, mạ phủ, vật liệu quá cứng, các bề mặt cong. Do đó, người dùng nên chọn lựa phạm vi ứng dụng cho các thiết bị lớn, độ chính xác không quá cao như vật đúc, rèn cũng như vật liệu không quá cứng và không quá mỏng, mới đem lại kết quả chuẩn xác.

Phương pháp đo độ cứng Vickers

Đây được xem là phương pháp thay thế cho thang đo độ cứng Brinell, bởi tính đơn giản trong sử dụng cũng như ứng dụng tốt cho những bề mặt vật liệu vô cùng cứng. Thang đo độ cứng HV (Vickers) chủ yếu dùng tại các phòng thí nghiệm và được coi là phương pháp đo độ cứng tiêu chuẩn trong nghiên cứu khoa học. Tuy phải mất công chuẩn bị vật mẫu kỹ, nhưng nếu đáp ứng đúng thì phép thử độ cứng Vickers sẽ đem lại khả năng so sánh với nhiều tải trọng; dùng được với mọi vật liệu; kiểm tra được ở các diện tích nhỏ và pha riêng lẻ cùng độ chính xác gần như tuyệt đối.

Máy đo độ cứng Vickers Metrology VHT-A9010D

Ngoài các phương pháp trên, bài viết sẽ đề cập thêm một số thang đo sau đây:

• Phương pháp đo độ cứng Shore: Dùng để đo độ cứng trong điều kiện đàn hồi của vật liệu. Thang đo độ cứng Shore chuyên dùng để đo những chất dẻo như polyme hay cao su.
• Thang đo độ cứng Mohs: Xác định độ cứng của mạch tinh thể vật liệu, bằng phương pháp gạch xước, ít được áp dụng trong công nghiệp.
• Thang đo Leeb: Là phương pháp dựa trên hệ số bật nảy (không phá hủy) phổ biến khi đo độ cứng các vật mẫu tương đối lớn bằng kim loại.

Địa điểm mua hàng thiết bị kiểm tra độ cứng chính hãng

Hiện Tecostore - Thế giới thiết bị đo lường và Giải pháp kỹ thuật đang phân phối rất nhiều sản phẩm máy đo độ cứng của các hãng uy tín hàng đầu như Novotest, Mitutoyo, Insize và Metrology. Với các sản phẩm Máy đo độ cứng Vickers, Máy đo độ cứng Brinell, Máy đo độ cứng Rockwell chính hãng 100%, giá cả tốt nhất thị trường cùng chính sách mua hàng - giao hàng - bảo hành uy tín, Tecostore hy vọng sẽ thỏa mãn được nhu cầu mua sắm của cả những khách hàng khó tính nhất.

Nếu bạn đang có nhu cầu sở hữu những sản phẩm đo lường phù hợp chất lượng và hợp túi tiền thì hãy gọi ngay đến số hotline: 0966580080 của Tecostore để nhận những tư vấn nhiệt tình và hoàn toàn miễn phí của chúng tôi nhé!

Hồng Thu

09:24 15/07/2021

2810 lượt xem