Kovuustestejä käytetään materiaalin kovuuden tarkistamiseen. Kovuustesti tehdään kovuustestauskoneella. Saatavilla on monenlaisia kovuusmittareita. Se tehdään läpäisemällä testattava materiaali materiaalilla, joka on kovempi kuin näytteenottomateriaali. Kovuustestit auttavat päättämään materiaalin muodonmuutoskestävyyden. Brinell- ja Rockwell-kovuustestit ovat yleisimpiä käytettyjä kovuustestejä.
Brinell vs Rockwell Kovuus
Ero Brinell- ja Rockwell-kovuuden välillä on se, että Brinell-kovuus käyttää vain yhden tyyppistä sisennystä, mutta Rockwellin kovuus käyttää kahta tyyppiä sisennystä. Sisennyksen kesto vaihtelee myös Brinell-kovuuden suhteen se on 30-60 sekuntia, kun taas Rockwellin kovuudessa se on 10-15 sekuntia. Rockwell-kovuus on verrattain helpompi kuin Brinell-kovuus.
Brinell-kovuus on yksi asteikoista, joilla mitataan materiaalin kovuus. Tässä testissä käytettyä instrumenttia kutsutaan Brinell-indenteriksi. Tällä asteikolla tehdään näytteeseen sisennykset ja sitten mitattu sisennys muunnetaan arvoksi käyttämällä Brinellin kovuusasteikkoa.
Rockwell-kovuus on myös asteikko, jolla mitataan materiaalin kovuutta, kuten Brinell-kovuutta. Siinä on myös erityinen Rockwellin sisennys. Tämä sisennys on tietyn kokoinen, ja näytteeseen kohdistetaan tietty määrä voimaa syvennyksen muodostamiseksi. Mittaukset muunnetaan sitten Rockwellin kovuusarvoiksi.
Vertailutaulukko Brinellin ja Rockwellin kovuuden välillä
| Vertailuparametrit | Brinell-kovuus | Rockwellin kovuus |
| Tarkkuus | Vähemmän tarkkaa | Erittäin tarkka |
| Sisennä | Pallomainen teräspallo | Timanttikartio ja pallomainen teräskuula |
| Indentterin koko | 10 mm | <4 mm |
| Kesto | 30-60 sek | 10-15 sek |
| Herkkyys | Herkkä pienille epätasaisuuksille näytteen pinnassa | Ei kovin herkkä puutteille |
| Haittapuoli | Erittäin kovia näytteitä ei voida mitata | Sisennyskartio voi rikkoutua |
Mikä on Brinell-kovuus?
Brinell-kovuuskoneessa on sisennys, jonka halkaisija on 10 mm. Syvennyksen tulee olla karkaistu teräskuula tai karbamidikuula. Tällä pallomaisella pallolla voidaan kohdistaa noin 3000 kg:n kuormitus kovemman materiaalin tapauksessa.
Tätä kuormaa voidaan kuitenkin pienentää, kun testattu materiaali on pehmeämpää, jotta vältetään ylimääräinen painauma. Brinell-kovuutta käytetään yleensä heterogeenisten materiaalien kovuuden määrittämiseen. Näytteen pinta on valmisteltava ennen painamista. Sen pitäisi olla tasainen ja täydellinen. Kaikki puutteet voivat johtaa virheisiin.
Brinell-kovuusmittari on helppo käsitellä ja kannettava. Testerillä tehdyn viillon halkaisija mitataan yksinkertaisen pienitehoisen mikroskoopin avulla. Brinell-kovuusarvo saadaan jakamalla kohdistettu kuorma sisennyksen pinta-alalla. Mittauksen aikana ei saa esiintyä tärinää, koska se voi vaikuttaa arvoon ja johtaa virheeseen.
Brinell-kovuusmittaria voidaan käyttää kaikentyyppisille materiaaleille. Käytetty kuorma on suuri verrattuna muihin kovuusmittauksiin. Syvennyksen ja kuorman kokoa voidaan säätää vastaavasti. Koska Brinell-testerit käyttävät pallomaista sisennystä, joka kohdistaa painetta tasaisesti, virheen esiintymisen mahdollisuus on vain pieni.
Mikä on Rockwellin kovuus?
Rockwellin kovuusmenetelmä on yleinen kovuustestausmenetelmä. Tässä menetelmässä ei ole optista laitetta, kuten mikroskooppia, mittaamaan sisennystä. Tässä menetelmässä käytetään kahden tyyppisiä sisennyksiä. Toinen on timanttikartio ja toinen teräskuula. Timanttikartiota käytetään erittäin kovissa näytteissä, joiden kovuuden tulee olla yli 785 N/mm².
Teräskuulaa käytetään muihin pehmeämpiin näytteisiin. Pallon halkaisijan tulee kasvaa ja kuorman pienentyä materiaalin kovuuden pienentyessä. Muovimateriaalit testataan halkaisijaltaan suuremmilla pallosisäkkeillä. Tämä menetelmä jättää virheet huomiotta, koska se ei ole kovin herkkä näytteen epätäydellisyyksien suhteen. Myös pallomaisia, sylinterimäisiä tai kartiomaisia näytteitä voidaan mitata. Se vie vähemmän aikaa ja arvo luodaan automaattisesti.
Sillä on alhainen testikuormituskyky. Alumiini, pehmeä teräs ja kuparilejeeringit testataan tavallisesti tällä menetelmällä. Käsittelemättömälle teräsmateriaalille on kuitenkin käytettävä tämän menetelmän lisäksi myös Brinell-menetelmää.
Rockwellin kovuusmenetelmiä on kolmenlaisia. Ne ovat Rockwell C, Rockwell 15N ja Rockwell B. Rockwell C -menetelmä käyttää timantti sisennystä. Sitä käytetään muttereiden, pulttien, turvavyön solkien jne. kovuuden testaamiseen. Rockwell B käyttää pallomaista terästä. Rockwell 15N -menetelmä kohdistaa näytteeseen matalan paineen.
Tärkeimmät erot Brinellin ja Rockwellin kovuuden välillä
Johtopäätös
Kovuustestit ovat erittäin hyödyllisiä määritettäessä materiaalin kovuutta. Vain tuntemalla materiaalin kovuuden siitä voidaan tehdä erilaisia asioita. Kovuuskokeet tulee valita testattavan materiaalin mukaan. Rockwell- ja Brinell-menetelmiä voidaan käyttää vastaavasti materiaalien kovuuden mittaamiseen ottaen huomioon useita näytteen ominaisuuksia.
Nämä testit ovat erittäin hyödyllisiä metalliosien suunnittelussa ja muovimateriaalien valmistuksessa. Näissä menetelmissä on kuitenkin myös useita haittoja, kuten virheellisesti litistetyt näytepinnat, värähtelyt jne. Materiaalin sitkeys ja kulutuskestävyys voidaan määrittää kovuustestien avulla. Koska kitkan, eroosion ja veden kestävyys on suurempi kovemmilla aineilla. Tämä kovuusominaisuus auttaa määrittämään, sopiiko tietty materiaali haluttuun työhön vai ei.
