Поиск
Закройте это окно поиска.

Все, что вам нужно знать о твердости материалов

Изучите основы твердости материалов, включая типы, методы испытаний и факторы, влияющие на нее, в производстве и проектировании.
ХИТОП / Блог / <a href="https://hitopindustrial.com/ru/твердость-материалов/" title="Все, что вам нужно знать о твердости материалов">Все, что вам нужно знать о твердости материалов

Эмпирическое правило заключается в том, что вы учитываете функциональную среду, в которой будет использоваться или устанавливаться определенная часть. Выбор материалов, которые используются в производстве продукта, безусловно, может оказаться непростой задачей, но в случае такой путаницы лучшим ориентиром будет конечный результат использования.

Одним из наиболее важных аспектов, который занимает центральное место при принятии важных производственных решений, является твердость материала. 

Твердость материала, на первый взгляд, может показаться само собой разумеющейся концепцией, но суть этого аспекта очень глубока. В этой статье мы собираемся раскрыть и проанализировать важность и типы твердости материала, так что будьте готовы к просветлению!

Что такое твердость материала?

Как вы знаете, важно иметь материал, способный противостоять деформации, вмятинам, царапинам и т. д. Проще говоря, твердость материала — это мера сопротивления материала внешним силам. По сути, это все равно, что говорить о прочности металлов, минералов, пластмасс и т. д.

Твердость материалов

Например, проведите пальцами по поверхности бриллианта, а затем по куску мела. Вы заметите, что алмаз гладкий, а мел рассыпчатый и неровный. Разница в их реакции на внешние силы говорит вам все о твердости их материала.

Твердость стали при производстве пресс-форм

Твердость стали является важным фактором изготовление пресс-форм. Причина в том, что это влияет на производительность, долговечность и срок службы формы. Теперь вы должны понимать, что твердость является важным фактором, который следует учитывать при выборе идеальной стали для формования. 

При производстве пресс-форм вы можете измерить твердость, используя такие шкалы, как Роквелл (HRC), Бринелль (HB) или Виккерс (HV). Что касается стали, более высокая твердость обеспечит лучшую износостойкость и более длительный срок службы инструмента.

Вот некоторые из общих пресс-форма стали и диапазоны твердости. Во-первых, существуют предварительно закаленные стали (HRC 30-40), которые подходят для небольших и средних объемов производства. Далее идут закаленные стали (HRC 40-50), которые используются для литья общего назначения. После этого вас ждет высокозакаленная сталь (HRC 50-60+), которую используют при крупносерийном производстве. 

Вы можете выбрать любую из вышеперечисленных категорий. Однако помните, что если вы хотите продолжить литье под давлением и компрессионное формование, выбирайте высокозакаленную сталь и закаленную сталь соответственно. Сталь средней закалки хороша для выдувного формования. 

В конце концов, обработка поверхности всегда может повысить твердость и износостойкость формы.

Типы твердости материала

Поэтому не будет ошибкой сказать, что твердость материала зависит от таких факторов, как гибкость, прочность, деформация, пластичность, вязкость и т. д. И поскольку каждый материал ведет себя по-разному, существуют разные типы твердости:

Твердость к царапинам

Царапины — это острые линии, которые возникают, когда твердый материал соприкасается с более мягким материалом. Это может привести к появлению царапин. Допустим, вы собираетесь развернуть свой новенький телефон и беспокоитесь о неизбежных царапинах. Теперь, если материал обладает хорошей устойчивостью к царапинам, ваш телефон будет в безопасности. Однако обратное может быть вредным.

Типы твердости материала

Есть много способов проверить устойчивость материала к царапинам, например, по шкале твердости Мооса. Вы можете использовать это для минералов или керамики. Итак, материал с высокой твердостью к царапинам выдерживает каждую царапину под солнцем.

Преимущество стойкости к царапинам заключается в том, что вам больше не придется тратить деньги на ремонт. Вы можете покупать новый на вид товар всю оставшуюся жизнь. Если у вас все еще есть сомнения, вы всегда можете проверить твердость на царапинах и не потерять гладкую поверхность.

Твердость отскока

Далее идет твердость отскока. Представьте, что вы ведете баскетбольный мяч, и он отскакивает назад. Теперь это возможно благодаря свойству твердости материала при отскоке. Таким образом, твердость отскока немного похожа на качество отскока, но для материалов. 

По сути, материал может поглощать энергию при ударе, а затем возвращаться к своей первоначальной форме. Например, резина сжимается, когда вы ее сжимаете, а затем возвращается к исходной форме, когда вы ее отпускаете. 

Для проверки можно использовать тесты Шарпи и Изода. твердость отскока материала. Таким образом, вы сможете проверить, насколько хорошо материал выдерживает удар и возвращается в исходное состояние. Проще говоря, просто уроните молоток с некоторой высоты и посмотрите, вернется ли он обратно на тот же уровень. Если это не так, вероятно, у него низкая твердость отскока. 

Твердость вдавливания

Идеальный пример — попытка прижать большой палец к куску теста. Итак, впечатление, которое оно оставляет на тесте, дает представление о том, насколько оно мягкое или твердое. Точно так же твердость при вдавливании определяет, насколько устойчив ваш материал к внешним воздействиям.

Для этого существует несколько тестов, например тесты Бринеля и Виккерса. Вам просто нужно достаточно сильно прижать предмет к материалу и измерить углубление. В результате у вас в руке будет материал, который не поддается давлению, особенно при внезапном ударе. 

Факторы, влияющие на твердость материала

Всегда важно иметь в виду некоторые факторы, которые могут повлиять на твердость материала, а именно:

Кристальная структура

Представьте себе, что материалы состоят из крошечных строительных блоков. Некоторые материалы организуют эти блоки аккуратным и упорядоченным образом, как хорошо уложенная стопка кирпичей (кристаллическая структура). 

Другие немного более беспорядочны, как куча разбросанных Лего (аморфная структура). Теперь, когда дело доходит до твердости, имеет значение то, как организованы эти блоки. Материалы с кристально чистым планом обычно имеют другие характеристики твердости по сравнению с материалами с более хаотичной структурой.

Размер зерна

Думайте о материалах так, как будто они состоят из множества мелких крупинок, например, из песка. Теперь, если эти зерна большие, препятствий на пути будет меньше. Но если они маленькие, возникнет множество крошечных препятствий. 

Меньшие размеры зерен обычно означают больше препятствий, которые могут встать на пути. Это просто означает, что могут быть крошечные дефекты или неровности, которые могут повлиять на изгиб материалов. Таким образом, большее количество препятствий часто приводит к более высокой твердости.

Температура

Теперь поговорим о температуре. Представьте свой материал как группу людей на вечеринке. При более высоких температурах это похоже на то, как будто гости свободно смешиваются и легко передвигаются, что увеличивает движение атомов. 

Но, когда все остынет, гости начнут замирать на месте. В материалах снижение подвижности атомов при низких температурах может сделать их более твердыми. Можно сказать, что они стали более устойчивы к изменениям, потому что атомы не могут так много перемещаться.

Как проверить твердость материала?

Даже если вы знакомы с теориями твердости материалов, важно понимать, как проводить испытания. Давайте теперь поговорим об этих тестах:

Испытание на твердость по Роквеллу

Испытание на твердость по Роквеллу

Принцип этого теста заключается в проверке прочности материала путем измерения того, насколько он может выдержать сильное нажатие. Для этого вы можете использовать инструмент, называемый индентором. Этот инструмент используется для проверки того, насколько далеко он может вдавить тяжелую нагрузку в материал.

Для начала используйте только более легкий груз, чтобы убедиться, что индентор находится в правильном месте. Затем наступает главное событие, где вы сможете использовать тяжелую нагрузку. Обратите внимание, насколько глубоко индентор входит в материал. 

Однако существуют разные шкалы для анализа результатов. Для твердых материалов можно использовать шкалу HRC, а для мягких — шкалу HRB. Этот тест отлично подходит для металлов и сплавов. Например, вы можете убедиться, что металл в двигателе вашего автомобиля или сплав вашего велосипеда выдерживают испытания. 

Испытание на твердость по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринелю похоже на легкое сжатие материала и наблюдение за его реакцией. Все дело в проверке «вмятин» материала путем измерения размера вмятины. Для этой работы вы можете использовать специальный инструмент, называемый сферическим индентором. 

Процедура проста; просто начните с вдавливания небольшого круглого шарика в кусок материала. В этом тесте вы можете применить известное давление к этому сферическому индентору. После печати взгляните на оставшуюся вмятину. Это все равно, что смотреть на последствия нажатия большого пальца на пластилин. Размер этой вмятины имеет решающее значение, и всегда используется формула, позволяющая преобразовать этот размер вмятины в число. 

Это испытание похоже на супергерой испытаний на твердость металлов. Его обычно используют, чтобы проверить, насколько прочны и устойчивы металлы при небольшом сжатии. Вы можете быть уверены, что сплав в вашей любимой кастрюле выдержит повседневные нагрузки, с которыми они могут столкнуться.

Испытание на твердость по Виккерсу

В этом тесте вы можете проверить, насколько хорошо материал выдерживает воздействие крошечной алмазной точки. Представьте себе крошечный бриллиант в форме пирамиды. Теперь представьте, что вы вдавливаете этот алмаз в материал, чтобы увидеть, как он отреагирует.

Представьте себе крошечный бриллиант в форме пирамиды. Теперь представьте, что вы вдавливаете этот алмаз в материал, чтобы увидеть, как он отреагирует. Проще говоря, речь идет об измерении размера вмятины, оставленной этим маленьким алмазом, когда он сталкивается с материалом под нагрузкой.

Во-первых, к этому крохотному алмазу нужно приложить нагрузку, как бы аккуратно вдавливая его в материал. Думайте об этом как о алмазе, слегка подталкивающем материал. Когда вы закончите с этим, взгляните на образовавшуюся вмятину. А теперь самое интересное — измерьте диагонали вмятины, что-то вроде проверки ее ширины и длины.

Испытание на твердость по Кнупу

Испытание на твердость по Кнупу

Это близкий родственник теста Виккерса — теста твердости Кнупа. Это как брат, но с инструментом другой формы. Представьте себе бриллиант, но на этот раз он имеет форму маленького ромба, а не пирамиды. Это индентор Кнупа. Теперь аккуратно вдавите этот уникальный алмаз в материал и посмотрите, как он отреагирует.

Тест Кнупа заключается в измерении вмятины, оставленной этим ромбоэдрическим алмазом при приложении нагрузки. В этом тесте вам следует измерить длинную и короткую диагонали вмятины. Более того, вы можете рассмотреть вмятину под двумя разными углами.

Испытание на твердость по Шору

Если вам интересно, насколько мягкий или прочный резиновый чехол для телефона, то вам подойдет тест на твердость по Шору. Этот тест похож на легкий тычок, чтобы увидеть, с какой нагрузкой материал, особенно мягкие эластомеры и полимеры (например, резина и пластик), может выдержать, прежде чем появятся признаки вмятин.

Это похоже на проверку того, насколько сильно сжимается матрас из пены с эффектом памяти, когда вы на него нажимаете. Вместо ромбов или пирамидок здесь придется использовать специальный инструмент, называемый твердомером. Это удобный зонд, который мягко вдавливается в материал. 

Твердометр измеряет величину вмятин материала. Таким образом, вы сможете увидеть, насколько глубоко ваш палец вдавливается в кусок глины. В зависимости от того, что вы тестируете, будь то мягкая резина или прочный пластик, используются разные линейки или шкалы. Для более мягких материалов существует шкала Шор А, для более твердых – шкала Шор D. 

Испытание на микротвердость

Представьте себе эти тесты, но увеличение мельчайших деталей — это то, что Микротвердость это все о. В отличие от других тестов, вы можете использовать мелкие детали вместо того, чтобы работать с большими кусками. Это то же самое, что использовать увеличительное стекло для изучения микроскопического мира материалов.

Вместо индентора обычного размера используйте для этого теста маленький. Это просто похоже на вдавливание в материал мини-алмазного или ромбоэдрического инструмента. После печати придется измерить размер отступа, но в гораздо меньшем масштабе. Все, что вам нужно сделать, это внимательно посмотреть на маленькие следы, оставленные крошечным индентором.

Вот интересная часть — используйте измерения для расчета числа твердости по Виккерсу или Кнупу. Это дает вам представление о том, насколько хорошо материал выдерживает давление, когда вы имеете дело с его крошечными деталями.

Испытание на твердость к царапинам

Возьмите ключ или монету и поцарапайте ею поверхность. Вы либо обнаружите царапины, либо увидите, что с поверхностью ничего не происходит. В конце концов, цель этого теста – выяснить, насколько хорошо материал может противостоять царапинам при контакте с чем-то более твердым. 

Это все равно, что проверить экран телефона ключом от машины, чтобы увидеть, не оставляет ли он каких-либо следов. Например, возьмите более прочный материал, что-то вроде воплощения с нецарапающимся щитом. Вы можете использовать этот более прочный материал, чтобы поцарапать тестируемый образец.

Когда происходит царапание, внимательно смотрите на предметы. Любые царапины или следы, появившиеся на образце, покажут вам, насколько хорошо он выдержал испытание.

Что такое единица измерения твердости материала?

Перепутать единицы измерения твердости и давления довольно легко. Единицей твердости материала в системе СИ является мегапаскаль (МПа). Однако есть одно отличие: некоторые тесты являются качественными и не имеют конкретных единиц СИ. Каждый тип твердости, о котором вы читали ранее, имеет разные шкалы измерения. Вот краткое изложение:

Испытание на твердостьИзмерительная единица СИ
Шкала твердости по МоосуЭтот тест является качественным
Твердость по БринеллюМегапаскали (МПа)
Твердость по ВиккерсуМегапаскали (МПа)
Твердость по РоквеллуНет (безразмерный)
МикротвердостьМегапаскали (МПа)
Твердость по ШоруНет (безразмерный)

Прощальные слова!

Суть в том, что понимание твердости материала важно для выбора правильного материала. дизайн продуктаи т. д. Таким образом, вы можете контролировать то, что делаете. Последние достижения улучшают возможность более точного выполнения этих тестов, и если вы хотите провести их под надлежащим руководством, связаться с нами!

Статьи по Теме

Оглавление

Связанное сообщение

Russian

Свяжитесь с нами сегодня, получите ответ завтра

У вас есть два способа предоставить файл(ы)

Примечание. Ваша информация/файл(ы) будут храниться строго конфиденциально.

Привет, я Воробей Сян, главный операционный директор компании HiTop, я и моя команда будем рады встретиться с вами и узнать все о вашем бизнесе, требованиях и ожиданиях.