Τι είναι η Σκληρότητα Knoop;
Η μέθοδος Knoop χρησιμοποιεί μια διαμαντένια πυραμίδα της οποίας η μακριά διαγώνιος είναι περίπου επτά φορές η μικρή της διαγώνιος. Η προκύπτουσα εσοχή είναι μεγάλη και ρηχή. Η σκληρότητα υπολογίζεται μετρώντας μόνο τη μεγάλη διαγώνιο. Αυτή η γεωμετρία αφήνει μια εσοχή που διεισδύει λιγότερο βαθιά από τον Vickers στο ίδιο φορτίο.
Σκοπός της Σκληρότητα Knoop
Ο σκοπός είναι η μέτρηση της σκληρότητας σε πολύ λεπτές επιστρώσεις, εύθραυστα υλικά όπως γυαλί και κεραμικά και στενές περιοχές. Η ρηχή εσοχή μειώνει την επίδραση του υποστρώματος και η επιμήκης, στενή γεωμετρία επιτρέπει τη μέτρηση σε στενές ζώνες.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Σκληρότητα Knoop;
- Λεπτές σκληρές επιστρώσεις (PVD/CVD)
- Υλικά από γυαλί και κεραμικά
- Στενές ζώνες μετάβασης σε μια συγκόλληση
- Ηλεκτρονικά υποστρώματα και λεπτές μεμβράνες
- Μετρήσεις που εξαρτώνται από τον προσανατολισμό σε ανισότροπα υλικά
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Σκληρότητα Knoop;
Πρότυπα σχετικά με τη Σκληρότητα Knoop
- ASTM E384 (σκληρότητα μικροεσοχής — Knoop and Vickers)
- ISO 4545-1 (δοκιμή σκληρότητας Knoop — μέθοδος δοκιμής)
- ISO 4545-2 (επαλήθευση και βαθμονόμηση μηχανών δοκιμών)
- ISO 14577 (ενόργανη εσοχή — συμπληρωματική μέθοδος)
Συνθήκες της Σκληρότητα Knoop
- εσοχή
- Διαμαντένια πυραμίδα με διαγώνιο μακριά προς κοντή αναλογία περίπου 7:1
- Δύναμη δοκιμής
- Στο μικρο εύρος? επιλεγμένο ανά πάχος επίστρωσης
- Μέτρηση
- Μετράται μόνο η μεγάλη διαγώνιος
- Προσανατολισμός
- Σε ανισότροπα υλικά, ο προσανατολισμός της εσοχής επηρεάζει το αποτέλεσμα και καταγράφεται
Εξοπλισμός για τη Σκληρότητα Knoop
- Ελεγκτής μικροσκληρότητας με εσοχή Knoop
- Μικροσκόπιο μέτρησης υψηλής μεγέθυνσης
- Εξοπλισμός προετοιμασίας μεταλλογραφικών δειγμάτων
- Μπλοκ αναφοράς Knoop
Απαιτήσεις δείγματος για τη Σκληρότητα Knoop
- Η επιφάνεια πρέπει να είναι μεταλλογραφικά γυαλισμένη.
- Για μετρήσεις επίστρωσης, το βάθος της εσοχής πρέπει να είναι περιορισμένο σε σχέση με το πάχος της επίστρωσης.
- Η απόσταση μεταξύ των εσοχών πρέπει να πληροί το ελάχιστο που ορίζεται στο πρότυπο.
- Για εύθραυστα υλικά, οι ρωγμές γύρω από την εσοχή πρέπει να καταγράφονται.
Διάρκεια της Σκληρότητα Knoop
Μια μεμονωμένη μέτρηση διαρκεί λίγα λεπτά. Η προετοιμασία του δείγματος αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της συνολικής διάρκειας.
Διαδικασία της Σκληρότητα Knoop
- 1Το δείγμα κόβεται, τοποθετείται και γυαλίζεται.
- 2Επιλέγεται μια κατάλληλη δύναμη δοκιμής.
- 3Το μηχάνημα επαληθεύεται με μπλοκ αναφοράς.
- 4Η εσοχή πιέζεται στην επιφάνεια και κρατιέται για τον καθορισμένο χρόνο.
- 5Μετράται η μεγάλη διαγώνιος.
- 6Υπολογίζεται η τιμή σκληρότητας Knoop.
- 7Η μέτρηση επαναλαμβάνεται τον καθορισμένο αριθμό φορών.
Κριτήρια αποδοχής της Σκληρότητα Knoop
Το πρότυπο της μεθόδου ορίζει τον τρόπο με τον οποίο εκτελείται η δοκιμή και όχι το αποτέλεσμα. Το όριο αποδοχής προέρχεται από το πρότυπο υλικού, τις προδιαγραφές του προϊόντος ή το τεχνικό σχέδιο του πελάτη. Αυτή η σελίδα επομένως δεν δίνει αριθμητικό όριο.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Το αποτέλεσμα αναφέρεται με την ονομασία HK μαζί με τη δύναμη. Για εύθραυστα υλικά, οι ρωγμές γύρω από την εσοχή σημειώνονται ξεχωριστά. Αυτές οι ρωγμές παρέχουν πρόσθετες πληροφορίες για την αξιολόγηση της αντοχής σε θραύση.
Έκθεση της Σκληρότητα Knoop
- Ταυτοποίηση δείγματος, τύπος υλικού και αριθμός χυτεύσεως/παρτίδας, εάν υπάρχουν
- Γεωμετρία, διαστάσεις και μέθοδος προετοιμασίας δείγματος
- Εφαρμόστηκαν τυπικές και συνθήκες δοκιμής
- Θερμοκρασία δοκιμής και συνθήκες περιβάλλοντος
- Μετρημένες τιμές και υπολογισμένες ποσότητες
- Φωτογραφίες επιφανειών κατάγματος ή εσοχών (όπου υπάρχει)
- Αβεβαιότητα μέτρησης (εάν ζητηθεί)
- Δήλωση ότι το αποτέλεσμα ισχύει μόνο για το δείγμα που υποβάλλεται για δοκιμή
Διαπίστευση
Η EUROLAB κατέχει διεθνώς αναγνωρισμένη διαπίστευση που λαμβάνεται από φορείς διαπίστευσης που συμμετείχαν στις συμφωνίες πολυμερούς αναγνώρισης IAF και ILAC, σύμφωνα με το ISO/IEC 17025 για εργαστηριακές δοκιμές, το ISO/IEC 17020 για την επιθεώρηση και την επιτήρηση και το ISO/IEC 17021-1 και το σύστημα πιστοποίησης προϊόντων ISO/IEC. Αυτή η αλυσίδα διασφαλίζει ότι οι εκθέσεις και τα πιστοποιητικά που εκδίδονται γίνονται αποδεκτά παγκοσμίως.
Το εάν αυτή η δοκιμή μπορεί να προσφερθεί εντός αναγνωρισμένου πεδίου εξαρτάται από το προϊόν σας και το πρότυπο που εφαρμόζεται. Δεδομένου ότι η διαπίστευση βασίζεται στη μέθοδο, το πεδίο εφαρμογής επιβεβαιώνεται γραπτώς στο στάδιο της προσφοράς.
Πεδίο εφαρμογής και εξουσιοδοτήσειςΣχετικοί Κανονισμοί
- EN 10204 (έγγραφα ελέγχου για μεταλλικά προϊόντα)
- ΕΕ 305/2011 Κανονισμός προϊόντων δομικών κατασκευών (για προϊόντα που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές)
- Εναρμονισμένα πρότυπα που εφαρμόζονται σύμφωνα με την οικογένεια προϊόντων
Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Σκληρότητα Knoop· οι συνθήκες και τα κριτήρια αποδοχής αυτής της συγκεκριμένης δοκιμής δίνονται στις παραπάνω ενότητες. Το πεδίο εφαρμογής που αφορά το προϊόν σας επιβεβαιώνεται εγγράφως στο στάδιο της προσφοράς.
Οι μηχανικές δοκιμές μετρούν πώς συμπεριφέρεται ένα υλικό ή εξάρτημα υπό δύναμη. Η οικογένεια εκτείνεται από στατική φόρτιση (εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη) έως εξαρτώμενη από τον χρόνο συμπεριφορά (κόπωση, ερπυσμός), και από σκληρότητα και φθορά έως δυσθραυστότητα.
Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των δοκιμών είναι ότι το αποτέλεσμα αναφέρεται ως ιδιότητα υλικού. Το όριο διαρροής ή η σκληρότητα δεν είναι απόφαση συμμόρφωσης· είναι αριθμητικά δεδομένα με τα οποία θα συγκριθεί ο σχεδιασμός και το πρότυπο προϊόντος. Οι εκθέσεις μηχανικών δοκιμών επομένως συνήθως αποτελούν είσοδο για μηχανική απόφαση παρά για έγκριση προϊόντος — επιλογή υλικού, συντελεστής ασφαλείας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής.
Η διάκριση μεταξύ στατικής και δυναμικής συμπεριφοράς είναι το κλειδί για την κατανόηση του τομέα. Ένα εξάρτημα μπορεί να φαίνεται εντελώς αφόρτιστο υπό στατικό φορτίο αλλά να σπάει υπό επαναλαμβανόμενη φόρτιση· η θραύση κόπωσης συμβαίνει σε τάσεις πολύ κάτω από το όριο διαρροής και δεν δίνει προειδοποίηση. Για περιστρεφόμενα, δονούμενα ή κυκλικά φορτιζόμενα εξαρτήματα, μια δοκιμή εφελκυσμού μόνη της δεν αποτελεί επομένως επαρκές αποδεικτικό στοιχείο.
Οι συνθήκες δοκιμής καθορίζουν το αποτέλεσμα, και αυτό είναι κρίσιμο για την αναγνωσιμότητα της έκθεσης: γεωμετρία δοκιμίου, ρυθμός φόρτισης, θερμοκρασία, ρύθμιση συνθηκών και διάταξη σύσφιξης. Το ίδιο υλικό δίνει διαφορετικές τιμές υπό διαφορετικές συνθήκες. Στα πλαστικά η επίδραση ρυθμού είναι πολύ έντονη, στα μέταλλα η επίδραση θερμοκρασίας· στα σύνθετα ο προσανατολισμός του δοκιμίου αλλάζει εντελώς το αποτέλεσμα.
Η σκληρότητα είναι η πιο κακώς χρησιμοποιούμενη μέτρηση στον τομέα. Επειδή είναι γρήγορη, σχεδόν μη καταστροφική και φθηνή, χρησιμοποιείται συχνά αντί της αντοχής. Υπάρχουν πίνακες μετατροπής σκληρότητας σε αντοχή, αλλά είναι κατά προσέγγιση και εξαρτώνται από την ομάδα υλικού· η χρήση τους ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού είναι λανθασμένη.
Η πλευρά της μηχανικής θραύσης απαιτεί ειδική επάρκεια. Οι μετρήσεις δυσθραυστότητας και ρυθμού ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό πόσο θα αντέξει μια ρηγματωμένη κατασκευή· αποτελούν τη βάση του σχεδιασμού ανοχής βλάβης σε τομείς όπως εξοπλισμός υπό πίεση, αεροπορικές κατασκευές και αγωγοί.
Ομάδες μεθόδων σε αυτόν τον τομέα
Στατικές δοκιμές
Εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη, διάτμηση και στρέψη. Λαμβάνονται όριο διαρροής και αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση και μέτρο ελαστικότητας.
Δοκιμές κρούσης
Κρούση εντομής Charpy και Izod· η συμπεριφορά μετάβασης εύθραυστου-όλκιμου του υλικού καθορίζεται συναρτήσει της θερμοκρασίας.
Σκληρότητα
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore και μικροσκληρότητα. Πολύτιμη για το βάθος επεξεργασίας επιφάνειας και τοπικές διαφορές αντοχής.
Κόπωση
Αξονική κόπωση ελεγχόμενη από δύναμη και παραμόρφωση, κόπωση κάμψης· καμπύλες S-N και όριο αντοχής.
Ερπυσμός και χαλάρωση τάσης
Συμπεριφορά υπό μακροχρόνιο φορτίο σε υψηλή θερμοκρασία· καθοριστική για υλικά λεβήτων, στροβίλων και εξοπλισμού υπό πίεση.
Μηχανική θραύσης
Δυσθραυστότητα επίπεδης παραμόρφωσης, ολοκλήρωμα J, CTOD και ρυθμός ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης.
Φθορά και τριβή
Φθορά Taber και περιστρεφόμενου τυμπάνου, μετρήσεις συντελεστή τριβής.
Συχνές συγχύσεις σε αυτόν τον τομέα
- Ο υπολογισμός αντοχής από σκληρότητα είναι κατά προσέγγιση· δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού.
- Η επαρκής στατική αντοχή δεν αποδεικνύει την αντοχή σε κόπωση· ένα κυκλικά φορτιζόμενο εξάρτημα απαιτεί ξεχωριστή δοκιμή.
- Αν δεν αναφέρονται ο ρυθμός δοκιμής και η θερμοκρασία, το αποτέλεσμα δεν είναι συγκρίσιμο — ιδίως σε πολυμερή και σύνθετα υλικά.
- Ένα δοκίμιο δοκιμής και το πραγματικό εξάρτημα ενδέχεται να μην δίνουν την ίδια τιμή· ο προσανατολισμός καλουπιού, οι γραμμές συγκόλλησης και οι διαφορές επιφανειακής επεξεργασίας έχουν όλες επίδραση.
- Μια τιμή αντοχής που δίνεται για ένα σύνθετο υλικό χωρίς αναφορά στον προσανατολισμό του δοκιμίου είναι χωρίς νόημα.
- Τα αντίστοιχα ASTM και ISO μετρούν το ίδιο μέγεθος αλλά χρησιμοποιούν διαφορετική γεωμετρία δοκιμίου· τα αποτελέσματα δεν θεωρούνται άμεσα ισοδύναμα.
Ποιες αποφάσεις υποστηρίζουν αυτά τα αποτελέσματα
- Επαλήθευση σχεδιασμού και επιλογή υλικού
- Έλεγχος εισερχόμενου υλικού και έγκριση προμηθευτή
- Πλήρωση των μηχανικών απαιτήσεων του προτύπου προϊόντος
- Ανάλυση αστοχίας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής και υπολογισμός ανοχής βλάβης
- Επαλήθευση διεργασιών θερμικής και επιφανειακής κατεργασίας
Σχετικά τεστ
Συχνές ερωτήσεις για τη Σκληρότητα Knoop
Πρέπει να επιλεγεί ο Knoop ή ο Vickers;
Το Knoop προτιμάται όταν απαιτείται πιο ρηχή εσοχή στο ίδιο φορτίο (λεπτή επίστρωση) ή κατά τη μέτρηση σε στενή περιοχή. Το Vickers είναι πιο συνηθισμένο για μετρήσεις γενικής χρήσης.
Μπορεί μια τιμή Knoop να μετατραπεί σε Vickers;
Δεν υπάρχει ακριβής μετατροπή. Οι δύο μέθοδοι δημιουργούν διαφορετικές καταστάσεις τάσης μέσω διαφορετικών γεωμετριών. Εάν χρειάζεται σύγκριση, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται τιμές που μετρώνται με την ίδια μέθοδο.