«По Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору?.. по МЕТу!»
4 стационарных твердомера в одном карманном
Техника — ломается! Ошибки эксплуатации, нерасчётные внешние воздействия, невероятные стечения обстоятельств... Ну и, конечно, её собственная ненадёжность. А чем надежность определяется?
Оказывается, это сложная, интегральная, вероятностная характеристика, которую нельзя измерить непосредственно. Но её можно рассчитать, исходя из других параметров деталей машины. Важнейший из них — твёрдость. Именно она определяет стойкость рабочих поверхностей деталей, откуда, чаще всего, и начинается разрушение машин.
Твёрдость можно измерить, но... как именно? В исследуемую поверхность вдавливается алмазная пирамидка, конус или, скажем, стальной шарик. Если посчитать соотношение нагрузки и диаметра отпечатка стального шарика, получится величина твёрдости по методу Бринелля. Если определяется площадь следа от 4-гранной алмазной пирамидки, это будет уже метод Виккерса. Разумеется, размеры шариков и пирамидок, а также прилагаемые усилия стандартизованы. По методу Роквелла последовательно прилагаются две разные нагрузки, замеряется же приращение глубины внедрения. Наконец, по методу Шора твёрдость определяется по высоте отскока бойка, падающего на образец с определенной (стандартной) высоты.
Во всех случаях цифровые показатели сравниваются с эталонными, полученными таким же образом, и результат фиксируется в форме "твёрдость столько-то чисел по Бринеллю (Виккерсу, Роквеллу, Шору)".
Проблема: все четыре метода сами по себе неидеальны. Несмотря на усовершенствования, механические приборы громоздки, требовательны к квалификации метрологов, малопригодны для измерений в труднодоступных местах (идеальные условия — горизонтальная поверхность, открытая сверху).
Алмазная пирамидка взята из метода Виккерса, в образец она вдавливается фиксированным усилием калиброванной пружины, но на этом сходство с предшественниками заканчивается. Пирамидка здесь — акустический резонатор генератора ультразвука. В полном соответствии с законами акустики, собственная частота резонатора зависит — при прочих равных — от того, насколько пробник-пирамидка внедрилась в исследуемую поверхность. Что, в свою очередь, однозначно зависит от твёрдости последней. Относительные изменения частоты резонатора преобразуются электронным блоком в числа твердости выбранной шкалы.
Электронный блок осуществляет собственно измерение, отслеживает внедрение пирамидки в образец и изменение частоты резонатора. Для выбранной оператором шкалы микропроцессор электронного блока вычисляет твердость образца. Фактически, электронный блок — это специализированный микрокалькулятор, хранящий в своей памяти как индивидуальные особенности датчика (его калибровку), так и основные свойства шкал твёрдости.
Твердомер калибруется по эталонным мерам твёрдости, поверенным на государственных эталонах твёрдости по шкалам Бринелля, Виккерса, Роквелла и Шора D, что обеспечивает высокую точность измерений. Твердомер позволяет работать в любой стандартизованной шкале, поскольку величины, получаемые разными методами, связаны определенными зависимостями. Можно самостоятельно откалибровать ещё три дополнительные шкалы — это важно, если нужно работать, например, с алюминием, медью или любыми другими материалами. Можно, наконец, запомнить до 100 результатов измерений, предварительно обработать их, а с твердомера МЕТ-У1 — "слить" по интерфейсу RS-232C в персональный компьютер.
Главная мысль: компактными (чуть больше микрокалькулятора или сотового телефона) приборами можно обеспечить оперативный контроль твёрдости практически любой поверхности и детали — причём в любом направлении.
