На производстве или в лабораториях часто возникает необходимость измерить твердость обрабатываемого или исследуемого материала: сыпучей смеси, изделия и т. д.
Для этой цели применяют специальные приборы – твердомеры. Выпускаются они двух типов – стационарный и переносной. В данной статье мы рассмотрим последний тип – переносной твердомер.
Фото - справа портативный твердомер, слева стационарный твердомер
Этот прибор имеет небольшие размеры, свободно умещается на ладони. В отличие от стационарного твердомера позволяет измерять твердость объекта, не разрушая его. То есть проводить измерения можно, например, в производстве, не выводя изделие или материал из эксплуатации.
Область применения
По сути предназначение данного устройства – контроль над качеством выпускаемой продукции, поэтому и применяются данные приборы на таких производствах, как:
- общестроительные работы;
- монтажные работы;
- ремонтные работы в строительстве;
- металлообрабатывающие работы;
- другие отрасли промышленности, в которых качество изделия напрямую зависит от его прочности (например, в мебельном производстве).
Использовать твердомер (портативный) можно, как в цеху, так и в лаборатории или в полевых условиях, на месте расположения готового объекта.
Краткий перечень материалов, которые можно проверять с помощью данного устройства:
- металлы и металлические изделия;
- пластмассы, а так же резина;
- стройматериалы: смеси, бетон, кирпич, камень.
Перечень не полный, поскольку весь список исследуемых твердомером материалов в небольшой статье разместить невозможно.
Виды твердомеров
Твердомеры можно разделить на две большие группы – электронные и аналоговые.
Фото - электронные и аналоговые твердомеры
Аналоговые выпускаются и применяются сравнительно редко, они имеют низкую точность. Используют их в основном для исследования мягких материалов.
Электронные же широко распространены в силу высокой точности измерений. Они могут быть, как автоматическими, которые управляются микропроцессором, так и полуавтоматическими или механическими. Но последние ныне редко встречаются.
Кроме этого твердомеры подразделяются на группы в зависимости от того, с каким материалом устройство работает:
- в одну из них входят все приборы, которые работают с металлами;
- в другую – со строительными материалами, камень, бетон и т. д.
Называются такие приборы склерометрами. Далее следует группа для работы с резиной, пластмассой и т. п. Такие твердомеры называются дюрометрами. Стоит отметить еще и распространенную категорию подобных приборов, призванных анализировать литейные формы.
Конструкция
В конструкция твердомера входят несколько основных элементов:
- Корпус, в который встроен электронный комплекс: элементы управления, дисплей, на него выводятся результаты измерений и отображаются настройки прибора.
На аналоговых твердомерах к корпусу крепится циферблат для отображения результатов, в корпусе механизм для проведения исследований. - Устройство оснащено датчиком с идентором. Последний либо встроен в прибор, либо крепится к нему гибким проводом.
Встречаются и беспроводные устройства.
Примечание. Индентором называется твердый предмет, которым оснащается прибор. Он имеет определенную форму. Например, шар, пирамида или конус. Изготавливается из твердых материалов: сплав или сапфир, алмаз и т. п.
Фото - идентор для твердомера
Этот предмет оказывает на исследуемый объект механическое воздействие, проще говоря, вдавливается в его поверхность, или ударяется о нее. Полученные данные обрабатываются устройством и на дисплей или циферблат выдается результат проверки.
Устройство оснащено встроенной памятью. Эта функция позволяет сохранять результаты и текущего и предыдущих замеров, а в ряде моделей еще и установленные настройки. В приборе предусмотрен и usb-вход.
Можно переносить полученные данные с твердомера на компьютер. Память прибора не зависит от зарядки аккумулятора. Показатели сохраняются в любом случае.
Корпус – герметичный, в большинстве моделей изготовлен из пластика. Но имеются и приборы с металлическим корпусом, хоть их и немного. Те модели, которые используются в полевых условиях имеют защиту от ударов (резиновые прокладки), они водонепроницаемые.
Вес – от 150 до 200 грамм, если корпус пластиковый, а с металлическим - до 500 г.
Габариты небольшие, как говорилось выше, можно уместить устройство на ладони. Сравнить размеры можно с калькулятором.
Для переноски применяется ударопрочный кейс.
Принцип работы
Индентор, под воздействием пружины, к которой прикреплен, разгоняется и бьет по поверхности проверяемого объекта.
Затем его отбрасывает в сторону.
Далее сам прибор фиксирует и обсчитывает возникшую в катушке электродвижущую силу.
Формулы расчетов заложены в устройство изначально.
В итоге на экран или циферблат выдаются показатели, которые характеризуют структуру, прочность и твердость материала. Это, собственно, общий принцип работы.
Но в действующих моделях он зависит от метода работы конкретного твердомера. Методов работы три:
- Статистический. В этом случае отображается, как материал сопротивляется деформации от вдавливания идентора в материал. Полученный отпечаток анализируется.
- Динамический. После удара о поверхность исследуется не только сопротивление материала, но его упругость.
- Косвенный. Суть в том, что используется не механическое воздействие, а другие способы. К примеру, исследуется, как материал пропускает звуковые или иные волны.
В зависимости от того какой метод используется, портативные твердомеры можно поделить на три группы (по принципу работы):
- Динамические. Анализируется результат после удара или вдавливания.
- Ультразвуковые. Проводится анализ частоты колебаний материала после внедрения в него индентора.
- Комбинированные. В таких моделях оба принципа совмещены.
В заключение надо отметить, что именно устройства с комбинированным методом работы дают наиболее точный результат.
Отсюда вывод: если в определении твердости объекта нужна высокая точность, то лучше использовать модели с таким принципом работы.