Tìm hiểu về phương pháp đo độ cứng Rockwell và Vicker

1. Độ cứng Rockwell là gì?

Rockwell (HR) là một phương pháp đo nhanh, được phát triển để sử dụng trong kiểm soát sản xuất và đọc kết quả trực tiếp. Độ cứng Rockwell (HR) được tính toán bằng cách đo chiều sâu của vết lõm, sau khi mũi đo tác động vào vật liệu mẫu ở một tải nhất định. Mũi đo đầu vào là một viên kim cương hình nón, hoặc đầu biCarbide, tùy thuộc vào cấu trúc kim loại và điều kiện bề mặt.

Phương pháp Rockwell theo tiêu chuẩn EN ISO 6508 là đo độ sâu vết lõm cố định được tạo ra bởi một lực trên một đầu đo. Đầu tiên, một lực thử nghiệm sơ bộ (thường được gọi là tải trước hoặc tải phụ). Quá trình tải trước này xuyên qua bề mặt kim loại để giảm tác động của lớp vỏ bề mặt. Sau khi giữ lực thử sơ bộ cho một khoảng thời gian dừng xác định, độ sâu đường cơ sở của vết lõm được đo.

Sau khi tác dụng tải sơ bộ, một tải bổ sung, gọi là tải trọng lớn, được thêm vào để đạt được tổng tải thử nghiệm yêu cầu. Lực này được giữ trong một khoảng thời gian xác định trước (thời gian dừng) để cho phép hồi phục đàn hồi. Tải trọng chính này sau đó được quay trở về tải sơ bộ. Sau khi giữ lực thử sơ bộ trong một khoảng thời gian dừng xác định, độ sâu cuối cùng của vết lõm được đo.

              Minh họa phương pháp thử:

                  A = Độ sâu đạt được bởi đầu đo sau khi tải trọng đặt trước (tải nhỏ)

                  B = Vị trí của đầu đo tại thời điểm Tổng tải (Tải nhỏ cộng với Tải chính)

                  C = Vị trí cuối cùng đạt được bởi đầu đo sau khi vết lõm thu hồi lại do lực đàn hồi của vật liệu mẫu

                  D = Chiều sâu đo được đại diện cho sự khác biệt giữa tải trước và vị trí tải chính, được sử dụng để tính độ cứng Rockwell.

Độ cứng Rockwell được xác định theo một đại lượng quy ước, không có thứ nguyên, phụ thuộc vào chiều sâu vết lõm. Chiều sâu càng lớn thì độ cứng càng nhỏ và ngược lại.
- Tùy theo lực tác dụng mà người ta phân độ cứng Rockwell ra 3 thang A, B, C tương ứng
- Có nhiều thang đo độ cứng Rockwell, kí hiệu là HRA, HRB, HRC,... tùy thuộc vào loại và kích thước đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng.

Tải thử nghiệm sơ bộ (tải trước) dao động từ 3 kgf (được sử dụng đo độ cứng Rockwell trên bề mặt) đến 10 kgf (được sử dụng đo độ cứng Rockwell thông thường). Lực thử nghiệm dao động từ 15kgf đến 150 kgf đo độ cứng Rockwell thường xuyên) đến 500 đến 3000 kgf đo độ cứng lớn.

                                                        Máy đo độ cứng Rockwell Q150 RCS

Ưu điểm và nhược điểm phương pháp đo độ cứng Rockwell:

Ưu điểm:
      + Không cần hệ thống quang học

      + Nhanh chóng và dễ dàng

      + Không phụ thuộc vào người vận hành

      + Ít bị ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt

Nhược điểm:

     + Nhiều thang đo khác nhau với mũi đo và tải trong khác nhau.

2. Thử nghiệm độ cứng Vickers (HV) theo tiêu chuẩn EN ISO 6507

Phương pháp kiểm tra độ cứng Vickers là phương pháp đo độ cứng tế vi, chủ yếu đo chi tiết nhỏ và mỏng với độ sâu vết lõm nhỏ.

Phương pháp Vickers dựa trên một hệ thống đo quang học. Phương pháp kiểm tra độ cứng tế vi bằng cách sử dụng một đầu kim cương hình chóp 4 cạnh (góc giữa các mặt là 136) để tạo ra một vết lõm, đo kích thước hai đường chéo, lấy giá trị trung bình hai đường chéo và chuyển đổi thành giá trị độ cứng.

                                                            Hình dạng đầu đo độ cứng Vickers

Nó rất hữu ích để thử nghiệm trên nhiều loại vật liệu có độ cứng cao, nhưng các mẫu thử phải được đánh bóng cao để cho phép đo kích thước của các lần hiển thị là chính xác nhất. Một mũi kim cương hình chóp vuông được sử dụng để thử nghiệm trong thang đo Vickers. Thông thường tải rất nhẹ, từ 10gf đến 1kgf, mặc dù tải Vickers lớn có thể lên tới 30 kgf  trở lên.

                                                       Đánh bóng bề mặt mẫu

Trước khi đo cần chuẩn bị mẫu có kích thước vừa đủ để lắp vừa vào máy. Bề mặt mẫu phải được mài mịn bề mặt giúp cho vết lõm được đều và hiển thị rõ ràng và đảm bảo mẫu được giữ cố định và bề mặt vuông góc với đầu đo.

Ứng dụng đo độ cứng bằng phương pháp Vickers

     + Đo độ cứng các chi tiết nhỏ, chính xác

     + Đo vật liệu tấm mỏng

     + Đo bề mặt vật liệu mạ phủ