Hardheidsmetingen. Hardheidsmetingen. Hardheidsmetingen. Hardheidsmetingen. Praktisch nut. Soorten meetmethodes (>100)

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Hardheidsmetingen. Hardheidsmetingen. Hardheidsmetingen. Hardheidsmetingen. Praktisch nut. Soorten meetmethodes (>100)"

Erika Clara Beckers
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

Hardheidsmetingen Hardheidsmetingen Praktisch nut Weerstand

(ruwheid, wrijvingscoëfficiënt, coatings, ).

hardheidstest van Mohs, meetmethode van Martens Scleroscoop

indruklichaam 1 2 Hardheidsmetingen Hardheidsmetingen

geeft idee van hardheid - als controle nog gebruikt De

maakt kras van 0,010 mm - nodige kracht (gewicht): Ritzhärte

tot diamant) - hoger ranggetal kan lager ranggetal krassen -

1 Hardheidsmetingen Hardheidsmetingen Praktisch nut Weerstand tegen slijtage doch ook andere factoren spelen een rol (ruwheid, wrijvingscoëfficiënt, coatings, ). Soorten meetmethodes (>100) Primitieve methodes: vijlproef, hardheidstest van Mohs, meetmethode van Martens Scleroscoop en de duroscoop Durometer van Shore Metingen met indruklichaam 1 2 Hardheidsmetingen Hardheidsmetingen Primitieve meetmethodes Hardheidstest van Mohs De vijlproef - geeft idee van hardheid - als controle nog gebruikt De meetmethode van Martens - principe van krasbaarheid - diamant maakt kras van 0,010 mm - nodige kracht (gewicht): Ritzhärte De hardheidstest van Mohs - 10 natuurlijke mineralen (kalk tot diamant) - hoger ranggetal kan lager ranggetal krassen - maat hardheid is mineraal dat net niet kan krassen - nadeel: ruwe schatting + slechs 10 intervallen Edelstenen 3 4

Scleroscoop van Shore / Duroscoop Vallende kogel - opstuithoogte is een maat voor de hardheid scleroscoop duroscoop kogeltje slinger

materialen: diamanten kegel (afgerond) - zachte materialen: gehard stalen kogel - toepassing: vb.

Hardheidsmetingen met indruklichaam Gebruik toepassing vo

2 Scleroscoop van Shore / Duroscoop Vallende kogel - opstuithoogte is een maat voor de hardheid scleroscoop duroscoop kogeltje slinger Scleroscoop van Shore / Duroscoop Opmerkingen - elastisch gedrag - dynamische hardheidsmeting - werkstuk zal niet beschadigen - harde materialen: diamanten kegel (afgerond) - zachte materialen: gehard stalen kogel - toepassing: vb. controleren van hardheid van (grote) walsrollen werkstuk opstuithoogte 5 Materiaalleer 6- Paul Janssen Durometer van Shore Hardheidsmetingen met indruklichaam Gebruik toepassing voor rubbers en kunststoffen naald m.b.v. veer in werkstuk drukken direct Shore-hardheid afleesbaar op schaal weerstand tegen blijvende vervorming Brinell-hardheidsmeting Vickers-hardheidsmeting Rockwell-hardheidsmeting (Rockwell B en Rockwell C) Bepaald door de vorm van de naald Poldihamer 7 8

Inleiding Brinell was een zweedse metaalkundige en ontwikkelde de meetmethode rond 1900 : weerstand tegen blijvende vervorming door indrukking volgens ISO 6506-1/2/3 Indrukkingslichaam: geharde

3 Inleiding Brinell was een zweedse metaalkundige en ontwikkelde de meetmethode rond 1900 : weerstand tegen blijvende vervorming door indrukking volgens ISO /2/3 Indrukkingslichaam: geharde stalen kogel (bolvorm) Basis voor fase-onderzoek van metalen (hardheid i.f.v. afkoeltraject, ) Werkwijze Cr-Ni stalen kogel met diameter D bepaalde belasting F gedurende een bepaalde tijd aanleggen indrukdiameter d => indrukking is een bolsegment HB = π * D* Met: HB in [kfg/mm 2 ] F in D en d in [mm] 2* F ( D D² d ² ) 9 10 Resultaat Zacht materiaal: bij bepaalde kracht F grote indrukking indrukdiameter d groot => HB klein Hard materiaal bij bepaalde kracht F kleine indrukking indrukdiameter d klein => HB groot Belasting F We moeten de belasting (F) en de kogeldiameter (D) definiëren Afspraak: zorgen dat 0,2 D < d < 0,6 D Hoe? F/D² constant maken voor een bepaalde materiaalklasse Zacht materiaal = HB klein Hard materiaal = HB groot C = F/D² = belastingsgraad (met F in kgf!) Vb. C = 30 voor metingen op staal (met F in kgf!) 11 12

Materiaalgroep Belastingsgraad Meet- IntestellenbelastingFinkgf C gebied HB en N voor kogeldiameter D 1 2.5 5 10 Staal, gietijzer en zeer harde nonferrometalen (vb. 30 67-450 30 187.

Mg 49 306.5 1225 4900 Lagermetalen, zacht soldeer 2.5 6-78 2.5 15.6 62.5 250 24.5 153.3 613 2450 lood, tin, 1.25 7.8 3125 125 zeer zachte metalen 1.25 3-39 12.15 76.6 306.

4 Materiaalgroep Belastingsgraad Meet- IntestellenbelastingFinkgf C gebied HB en N voor kogeldiameter D Staal, gietijzer en zeer harde nonferrometalen (vb titaniumlegeringen) hard nonferrometaal, koper, messing, brons zacht nonferrometaal, vb Al. Zn. Mg Lagermetalen, zacht soldeer lood, tin, zeer zachte metalen I22S Diam [mm] Opdracht 1 Bepaal HB Diameter kogel = 10 mm / belasting = 3000 kgf (29420 N) Opgemeten indrukdiameter = 5 mm 2. F met F in kgf HB = π. D. ( D D² d ² ) Oplossing: HB = (kgf/mm 2 - eenheid en decimalen worden niet vermeld). Valt binnen het meetgebied van HB Besluit: HB = 143 en de meting is OK Opdracht 2 Men wil de hardheid meten van aluminium. De kogeldiameter van het meetapparaat is 5 mm. Wat is de in te stellen belasting in N? Oplossing: 1225 N Indruktijd traag belasting aanbrengen lang genoeg aanhouden (terugveren!!) = s Notatie eindresultaat Vb. 280 HB 5 / 250 / 30 => 280 kgf/mm 2, D=5 mm, F=250 kgf, t=30 s Opmerkingen gemiddelde van meerdere metingen metingen ver genoeg van elkaar (min 2,5.d) F gelijkmatig aanbrengen uitvoeren bij kamertemperatuur 15 16

Minimale materiaaldikte bij Brinell hardheidsmeting Voordelen van Brinell geschikt voor heterogene (inhomogene) materialen meetoppervlakte hoeft niet glad

bereik = 450 kgf/mm 2 tijdens de meting van zacht staal ontstaat koudvervorming HB waarden zijn enkel vergelijkbaar indien dezelfde C materiaalopstulping

5 Minimale materiaaldikte bij Brinell hardheidsmeting Voordelen van Brinell geschikt voor heterogene (inhomogene) materialen meetoppervlakte hoeft niet glad te zijn Nadelen van Brinell kogel mag niet vervormen max. bereik = 450 kgf/mm 2 tijdens de meting van zacht staal ontstaat koudvervorming HB waarden zijn enkel vergelijkbaar indien dezelfde C materiaalopstulping belemmert een nauwkeurige aflezing d beschadiging van het werkstuk Vb. meting op staal is 100 HB 5/750/30; enkel geldig indien de min plaatdikte 4.8 mm is. Te checken na de meting! Brinell-meting H B Vickers-meting HV Praktische uitvoering Zie labo - weerstand tegen blijvende vervorming - ISO 6507 Werkwijze - vierzijdige diamanten piramide met tophoek belastingsonafhankelijk binnen bepaalde grenzen, want: vervorming = lineair met de indrukking - bepalen van indrukoppervlakte (piramidevormige put) - in praktijk meten we indrukdiagonaal d 19 20

Vickers-meting HV Vickers-meting HV Werkwijze - belasting is vrij te kiezen (norm: 49N, 98N, 196N, of 5 100kgf) - indrukdiagonaal d bepalen, met d = (d1+d2)/2 - met gekende F en d kan met de

157 HV 30 => F = 30 (kgf) (t is niet vermeld:10 15 s) Opmerkingen kamertemperatuur traag F aanbrengen metingen ver genoeg van elkaar en van rand d 0,4 mm omwille van afronding punt F en dikte

6 Vickers-meting HV Vickers-meting HV Werkwijze - belasting is vrij te kiezen (norm: 49N, 98N, 196N, of 5 100kgf) - indrukdiagonaal d bepalen, met d = (d1+d2)/2 - met gekende F en d kan met de Vickershardheid berekenen: F HV = 1,854. d ² [kgf/mm²] Eindresultaat Vb.157 HV 30 => F = 30 (kgf) (t is niet vermeld:10 15 s) Opmerkingen kamertemperatuur traag F aanbrengen metingen ver genoeg van elkaar en van rand d 0,4 mm omwille van afronding punt F en dikte werkstuk => check!! (geldigheid meting) Minimale materiaaldikte Vickers-meting HV Vb. meting HV is 510 bij 30 kgf belasting; enkel geldig indien de min plaatdikte 0,48 mm is. Te checken na de meting! Voordelen HV- meting Vickers-meting HV verhouding indrukdiepte en aftekening is constante F willekeurig te kiezen (wel genormeerd) minder materiaalopstulping => nauwkeuriger kleine indrukkingen (weinig materiaalbeschadiging) nauwkeurige meting ook voor dunne werkstukken => F aan te passen HV-meting voor zowel harde als zachte materialen Nadelen HV- meting glad oppervlakte van werkstuk is noodzakelijk enkel toepasbaar voor homogene materialen (puntmeting) diamant => voorzichtig 23 24

7 Rockwell-meting HR Rockwell-meting HR - weerstand tegen blijvende vervorming Werkwijze - indruklichaam op werkstuk drukken - rechtstreeks meten van indrukdiepte (t b ) i.p.v. afstanden - blijvende indrukdiepte is omgekeerd evenredig met hardheid - waarde rechtstreeks af te lezen op toestel - meting met kogel (Rockwell B) of kegel (Rockwell C) Verschil tussen Rockwell B en Rockwell C Rockwell B (HRB) gehard stalen kogel D = 1/16 voor zachte materialen 50 < HRB < 100 totale belasting: 10 kgf + 90 kgf Rockwell C (HRC) diamanten kegel tophoek 120 voor harde materialen 20 < HRC < 70 totale belasting 10 kgf kgf Nota: waarom een voorlast (10 kgf) aanbrengen? Om de invloed van oppervlakteoneffenheden weg te werken Rockwell-meting HR Rockwell-meting HR Per definitie HRC = t b HRB = t b Meetresultaat Vb. 60 HRC Voordelen Rockwell hardheidsmeting HR is de hardheidswaarde [onbenoemd] t b is de indrukdiepte [mm] Toepassingsgebied Zachte materialen: HRB geldig indien 50 HRB 100 Harde materialen: HRC geldig indien 20 HRC 70 - direkte aflezing van het meetresultaat op de schaalverdeling - Rockwell C kan hardere materialen meten dan Brinell - slechts kleine beschadiging van het werkstuk Nadelen Rockwell hardheidsmeting - niet geschikt voor inhomogene materialen - niet geschikt voor dunne materialen t.g.v. de hoge indrukkracht - minder nauwkeurig 27 28

Rockwell-meting HR De Poldihamer Voorbeelden van hardheden - klein toestel -

vergelijkingsmethode meting t.o.v. vergelijkingsstaaf - Met loopje de diameters aflezen

Voordelen - eenvoudig - ook voor grote niet verplaatsbare werkstukken Nadelen - geeft

8 Rockwell-meting HR De Poldihamer Voorbeelden van hardheden - klein toestel - transporteerbaar - benaderend een Brinell hardheidsmeting (kogeldiameter: 10mm) - vergelijkingsmethode meting t.o.v. vergelijkingsstaaf - Met loopje de diameters aflezen => in tabel hardheid opzoeken De Poldihamer Samenvatting hardheidsmetingen Voordelen - eenvoudig - ook voor grote niet verplaatsbare werkstukken Nadelen - geeft benaderend resultaat - diameters op te meten met microscoopje - HB van vergelijkingsstaaf moet gekend zijn 31 32

Doel Tabertest Meten van en van hardheid of slijtvastheid van zeer dunne lagen Concept - roterend cirkelvormig

9 Doel Tabertest Meten van en van hardheid of slijtvastheid van zeer dunne lagen Concept - roterend cirkelvormig staaltje (diameter 100 mm) - belasting: 2 abrasieve wieltjes (rubber mat carbidekorrels) - as van abrasieve wieltjes zijn verschoven t.o.v. de rotatieas - aantal omwentelingen in te stellen Tabertest Beoodeling - visueel - meten van matheid (glansafname) - ruwheidsmeting van het oppervlak - meten van gewichtsafname Toepassingsgebied - slijtweerstand van tapijt - slijtweerstand van verven, coatings, vernis, fotografische lagen, wrijving = sleet! Oefening - conversiecurve hardheid Nota Tegen volgende les een universele tang meebrengen 35 36

Vergelijkbare documenten

+31 (0) E:

+31 (0) E: Durometer PCE- 950 Leeb Durometer PCE-950 voor metalen / met datageheugen en software / interne type D indenter / compacte bouwvorm voor mobiele toepassingen / met alarmfunctie De Durometer PCE-950 kan