Vickers & Knoop

Běžný rozsah zatížení od 10 gf do 62,5 kgf je kontrolován elektromechanickým systémem a zaručuje tak největší možnou přesnost a opakovatelnost při měření tvrdosti. Při výzkumu a vývoji je možné použít zkušební zatížení již od 0,1 gf.

Jedná se o optickou metodu měření tvrdosti. Vnikací tělísko používané při zkoušce tvrdosti dle metody Vickers je diamantový jehlan se čtvercovou základnou, jehož protilehlé strany svírají úhel α = 136°. Po vtlačení vnikacího tělíska zkušebním zatížením do měřeného vzorku, které se udržuje po stanovenou dobu, následuje měření rozměrů vtisku pomocí objektivu / kamery. Měří se délka úhlopříček vtisku ve zkoušeném vzorku. Naměřená data slouží jako informace pro výpočet hodnoty tvrdosti z průměru hodnot obou úhlopříček a použitého zkušebního zatížení. Měření lze vyhodnotit automaticky, poloautomaticky i manuálně.

Měření tvrdosti podle Vickerse (HV) je jednou z nejpřesnějších metod pro určení tvrdosti materiálů, jako jsou kovy, slitiny, keramika a povrchové vrstvy. Tento test je ideální pro materiály s různými úrovněmi tvrdosti, zejména v případech, kdy je nutné měřit tvrdost v malých oblastech nebo na tenkých vrstvách materiálů.

• Vysoká přesnost: Test podle Vickerse je ideální pro materiály, u nichž je potřeba velmi přesné měření tvrdosti, například u tenkých povrchových vrstev CHD, NHD či SHD nebo jemných detailů.
• Všestrannost: Měření tvrdosti Vickers se používá pro širokou škálu materiálů, včetně kovů, slitin, keramiky nebo povrchových úprav.
• Malé zkušební oblasti: Díky malému rozměru vtisku je tato metoda vhodná pro materiály s velmi malými plochami pro měření, kde nelze použít jiné metody měření tvrdosti, jako jsou testy podle Rockwella či Brinella.
• Porovnání různých materiálů: Vhodné pro srovnání tvrdosti různých materiálů a jejich variant.
• Vícebodové měření: Díky automatizaci je možné pomocí motorizovaného XY stolu měřit i více bodů tvrdosti na jednom či více vzorků. Díky tomu je velice lehké měřit například tvrdost svaru dle ČSN EN ISO 9015-1, dále se může měřit hloubka cementované vrstvy podle (CHD) ISO 18203, tvrdost nitridované vrstvy (NHD) DIN 50190-3 a také hloubka povrchové vrstvy SHD dle ČSN EN 10328.

Tvrdoměr pro měření dle metody Vickers ISO 6507 můžeme rozdělit na různé druhy podle zatížení, ale hlavně podle stupně automatizace, který pro měření potřebujeme. Tvrdoměry mohou být analogové nebo digitální. Analogový tvrdoměr používá pro měření okulár, kde obsluha musí určit velikost vtisku pomocí optického mikrometru a následně tvrdoměr již dopočítá tvrdost sám. Takovým tvrdoměrem je např. Falcon 400 G2. Další možností je automatický tvrdoměr, který vyhodnocuje vtisk pomocí kamery a následně vypočítá tvrdost zcela automaticky. Výhodou těchto tvrdoměrů je rychlost, přesnost a opakovatelnost měření. Pro vícebodové měření je v dnešní době automatický tvrdoměr velikou úsporou času. Automatický tvrdoměr pro měření dle metody Vickers je např. Falcon 800 G2.

Mikrotvrdoměry Vickers a Knoop se používají pro přesné měření tvrdosti tam, kde je důležitá malá velikost vtisku a přesně definovaná zkušební síla. Využití nacházejí zejména při hodnocení povrchových vrstev, svarů, metalografických vzorků, tepelně ovlivněných oblastí a jednotlivých složek mikrostruktury.

Při výběru mikrotvrdoměru je důležité zohlednit nejen rozsah zatížení, ale také požadovanou míru automatizace, velikost vzorků, způsob vyhodnocení vtisku a počet měření, která se budou běžně provádět. Pro jednoduchá jednotlivá měření může stačit základnější konfigurace, zatímco pro průběhy tvrdosti, sériové měření nebo výzkumné aplikace dává větší smysl systém s automatickým vyhodnocením a motorizovaným stolkem.

Mikrotvrdoměr se uplatní ve chvíli, kdy potřebujete hodnotit velmi malé oblasti materiálu nebo pracovat s nízkým zkušebním zatížením. Typicky jde o tenké povrchové vrstvy, jednotlivé strukturní složky, svarové spoje nebo tepelně ovlivněné oblasti, kde by větší vtisk zasáhl více oblastí současně a výsledek by už neodpovídal skutečné tvrdosti měřeného místa.

Důležitá je také velikost a geometrie vzorku. U malých součástí, tenkých vrstev nebo měření blízko rozhraní je nutné zvolit takové zatížení a velikost vtisku, aby nedošlo k ovlivnění výsledku okolním materiálem. Právě zde je výhodou mikrotvrdoměru možnost pracovat s velmi nízkými silami a přesně určit místo jednotlivých vtisků.

Při stanovení průběhu tvrdosti u cementovaných, nitridovaných nebo indukčně kalených vrstev často nestačí jeden nebo dva vtisky. Je potřeba vytvořit celou řadu měření od povrchu směrem k jádru materiálu a dodržet přesné vzdálenosti mezi jednotlivými body.

Automatický mikrotvrdoměr s motorizovaným XY stolkem dokáže předem definovanou sérii vtisků provést bez nutnosti ručního polohování každého bodu. To je výhodné například při stanovení CHD, NHD nebo SHD, ale také při měření svarových spojů nebo při mapování většího počtu bodů. Automatizace snižuje vliv obsluhy, zrychluje opakovaná měření a usnadňuje tvorbu přehledného průběhu tvrdosti.

Pro měření tvrdosti různých materiálů jsou určené různé tvrdoměry. Nejdříve si tedy upřesněte, jaké materiály plánujete testovat (ocel, hliník, plasty, atd.).

Velikost vzorku a kvalita povrchu vzorku je pro výběr správného tvrdoměru zásadní. V první řade si musíte promyslet kde na vzorku budete chtít měřit. Zda můžete, vzhledem k velikosti vtisku, na daném místě měřit, a zda výsledek měření nebude ovlivněn příliš tenkým vzorkem či příliš malou plochou. Dalším velice zásadním kritériem pro výběr tvrdoměru je zohlednění kvality povrchu měřeného vzorku. Pokud je povrch vzorku příliš hrubý, není možné jej měřit nízkým zatížením, jelikož výsledný vtisk by byl zdeformovaný a nebylo by možné jej správně vyhodnotit. V takovém případě zvažte, zda je možné povrch vzorku vybrousit či vyleštit, aby se zlepšila kvalita povrchu bez ovlivnění tvrdosti. Popřípadě můžete zvolit vetší zatížení, pokud to tvar a velikost vzorku umožnuje. Nejlepší výsledky při měření dle Vickerse dosáhnete na vzorcích připravených na metalografické pile, brusce a leštičce.

Zvažte, zda potřebujete i další funkce, jako je digitální displej, automatizované testování, možnost připojení k počítači pro analýzu dat, různé přípravky na správné uchycení vzorku a v neposlední řadě kalibrační destičky pro ověření správné funkce stroje.

Tvrdoměr nebo mikrotvrdoměr vybíráte většinou pro dlouhodobé použití. Proto by měl být od renomovaného výrobce s dobrou pověstí. Kvalita provedení i podpora zákazníků po zakoupení přístroje jsou důležité pro jeho dlouhou životnost. Proto dlouhodobě spolupracujeme se špičkou mezi výrobci tvrdoměrů, firmou Innovatest Europe BV, a poskytujeme vám jak servisní podporu, tak odborné poradenství díky našim zkušenostem z vlastní zkušební laboratoře.