W branży przemysłowo-produkcyjnej zaawansowane technologicznie twardościomierze ultradźwiękowe ułatwiają określanie, czy próbka metalu jest zgodna z obowiązującymi normami. A więc gdzie, kiedy i jak wykorzystywać ultradźwiękowy twardościomierz UCI? Dowiedz się więcej!
Czym jest metoda ultradźwiękowego badania jakości metali?
To technika weryfikowania twardości wyrobów metalowych, która polega na porównywaniu częstotliwości oscylacji tzw. wgłębnika sondy pomiarowej podczas jego umieszczenia w powietrzu z częstotliwością występującą w momencie nacisku.
Finalnie twardościomierz ultradźwiękowy generuje wynik pomiaru w jednostce HV. Taki sprzęt pomiarowy musi działać zgodnie z normami DIN 50159 oraz ASTM A1038, które dotyczą:
- zasad pomiaru twardości twardościomierzem UCI, a w tym wymagane obciążenie, rodzaj końcówki pomiarowej oraz metoda analizy drgań pręta sondy;
- warunki badania twardości metali ultradźwiękami, a w tym minimalną grubość próbki i sposób przygotowania powierzchni do pomiaru.
Co więcej, ultradźwiękowe urządzenia pomiarowe są w stanie weryfikować twardość cienkich powłok metalowych. Metoda UCI pozwala też na kontrolę strefy wpływu ciepła SWC, która jest potrzebna do ustalenia wytrzymałości materiału na złączach spawanych.
W jakiej skali realizowane są pomiary przy pomocy twardościomierza UCI?
Twardościomierz UCI pozwala na szybkie i precyzyjne określenie twardości metali bez konieczności niszczenia próbki. Urządzenie wykorzystuje metodę ultradźwiękową, dzięki której wynik uzyskuje się natychmiast, bez względu na kształt czy grubość elementu.
Każda skala ma inne zastosowanie, dlatego dobór odpowiedniej zależy od rodzaju badanego materiału:
- Skala HV (Vickers) – stosowana do pomiarów twardości stali hartowanej i metali o wysokiej twardości. Daje bardzo dokładny wynik nawet przy małych powierzchniach.
- Skala HB (Brinella) – używana przy badaniu stali niehartowanej, stopów aluminium i miedzi. Sprawdza się przy większych, miększych elementach.
- Skala HRC (Rockwella C) – przeznaczona do pomiaru twardych stali i stopów narzędziowych. Pozwala ocenić odporność materiału na zużycie i odkształcenia.
W praktyce twardościomierz UCI może przełączać się między skalami w zależności od materiału i wymagań pomiaru. Dzięki temu urządzenie jest uniwersalne i znajduje zastosowanie zarówno w laboratoriach, jak i w zakładach przemysłowych.
Kiedy twardościomierz do pomiarów UCI znajduje praktyczne zastosowanie?
Taki sprzęt pomiarowy najczęściej wykorzystuje się w branży przemysłowo-produkcyjnej, czyli tam, gdzie liczy się wysoka jakość i powtarzalność produkowanych wyrobów metalowych.
W różnych branżach można wykorzystywać sprzęt pomiarowy wykorzystujący ultradźwięki do następujących działań:
- kontrola twardości elementów maszyn i konstrukcji stalowych bez potrzeby ich demontażu;
- pomiar twardości spoin spawalniczych w produkcji przemysłowej;
- weryfikacja jakości obróbki cieplnej stali w warsztatach i zakładach mechanicznych;
- ocena stanu technicznego narzędzi, wałów, tulei i przekładni w serwisach technicznych;
- pomiar twardości cienkich detali, gdzie nie można użyć twardościomierza dynamicznego;
- kontrola jakości surowców i odlewów w hutnictwie oraz przemyśle motoryzacyjnym;
- badania porównawcze różnych partii materiałów w laboratoriach badawczych.
Twardościomierz ultradźwiękowy daje stosunkowo szybkie wyniki, nie niszczy powierzchni przygotowanej próbki, a także pozwala na pomiar nawet w trudnodostępnych miejscach.
Jak przebiega proces pomiaru twardości metali przy pomocy ultradźwięków?
Pomiar UCI polega na porównaniu częstotliwości drgań wgłębnika w powietrzu i podczas wcisku w materiał pod określonym obciążeniem. Wtedy różnica częstotliwości jest proporcjonalna do pola kontaktu i przeliczana na twardość HV.
Na początku przygotowuje się miejsce pomiaru – powierzchnia musi być czysta, gładka i pozbawiona zanieczyszczeń. Następnie dobiera się sondę oraz odpowiednią siłę wcisku, zwykle z zakresu HV1–HV10, a urządzenie kalibruje się na wzorcu o znanej twardości. Kolejnym etapem jest ustawienie sondy prostopadle do badanej powierzchni i jej dociśnięcie z zaprogramowaną siłą.
Twardościomierz automatycznie rejestruje zmianę częstotliwości drgań i przelicza ją na wynik w skali HV. W celu uzyskania wiarygodnych rezultatów wykonuje się kilka pomiarów w różnych punktach, a wyniki uśrednia.
Podsumowując, metoda ultradźwiękowa UCI pozwala szybko i bezinwazyjnie określić twardość metalu bez konieczności wycinania próbek.
