Rockwell hardheidsmeting
Bij de Rockwell hardheidsmeting wordt de hardheid van een materiaal bepaalt, door een druklichaam / indenter met een vooraf bepaalde kracht in het testmateriaal te drukken. Door het vaststellen van de indringdiepte kan de hardheid van het werkstuk bepaald worden.
In dit artikel lees je:
Ontwikkeling van de testmethode
De hardheidsmeting is vernoemd naar de ontwikkelaars ervan: de broers Stanley P. Rockwell en Hugh M. Rockwell. Beiden werkten als metallurg voor de Departure Manufacturing Company om een snelle en eenvoudige methode voor de hardheidsmeting van lagerringen te ontdekken.
Aan het begin van de 20e eeuw waren er zeer verschillende methoden om de hardheid van een werkstof te bepalen. Maar deze methoden waren ofwel zeer tijdsintensief (Brinnel-hardheidsmeting) of zeer beperkt in hun toepassing, bijvoorbeeld omdat ze niet geschikt zijn voor hardere materialen.
De ontwikkeling van een eerste proefopstelling duurde bijna 5 jaar en werd in februari 1919 gepatenteerd. Stanley P. Rockwell veranderde nog in hetzelfde jaar van werkgever en liet in september 1919 een tweede, verbeterde proefopstelling patenteren.
Het ware potentieel van het gereedschap werd door Charles H. Wilson ontdekt. Hij ontwikkelde het verder en bracht enkele belangrijke veranderingen aan. Hij voerde de diamantkogel in als standaard druklichaam en verhoogde de maximale testbelasting van 100 naar 150 kg.
Bovendien organiseerde hij de productie en verkoop van het toestel, wat tot een grote doorbraak van de Rockwell hardheidsmeting leidde.
Voorbeeld van een Rockwell Meettoestel.
De B- en C-schaal van Rockwell.Rockwell druklichamen
Voor de hardheidsmeting van Rockwell zijn verschillende testmethoden ontwikkeld, die door selectie van de juiste druklichamen en krachtinwerking ieder voor onderscheidende materialen ingezet kunnen worden. Eerst moet de voor het te testen materiaal voorgeschreven indenter geselecteerd worden. Bij de Rockwell meetmethode zijn er in totaal drie kogels:
- Kogel met een doorsnee van 1/16 inch ( ≈ 1,6 mm)
- Kogel met een doorsnee van 1/8 inch ( ≈ 3,2 mm)
- Diamantkegel met een hoek van 120° met een bolsegment van 0,2 mm
Ook de te gebruiken testkracht moet op het te testen materiaal afgestemd worden. Om de hardheidsmeting te vereenvoudigen zijn meerdere gestandaardiseerde testmethoden ontwikkelt. De krachtinwerking met de daarbij behorende testkogel kan uit een tabel worden afgelezen.
Standaard Rockwell-schaal
De volgende testmethoden zijn geschikt voor de meeste staalsoorten, gietijzer, aluminium- en magnesiumlegeringen.
| Testmethode | Indenter | Voorkracht | Testkracht | Totaalkracht | Materiaalsoort |
|---|---|---|---|---|---|
| HRA | Kegel | 98,07 N | 490,30 N | 588,37 N | geharde getemperde / geharde staalsoorten |
| HRB | Kogel 1/16″ | 98,07 N | 882,60 N | 980,67 N | zachte constructiestalen / non-ferro metalen |
| HRC | Kegel | 98,07 N | 1373,00 N | 1471,07 N | geharde getemperde / geharde staalsoorten / hoogsterkte staal |
| HRD | Kegel | 98,07 N | 882,60 N | 980,67 N | materialen met een gehard oppervlak |
| HRE | Kogel 1/8″ | 98,07 N | 882,60 N | 980,67 N | gietijzer / aluminium / magnesiumlegeringen / lagerstaal |
| HRF | Kogel 1/16″ | 98,07 N | 490,30 N | 588,37 N | dun plaatwerk vanaf 0,6 mm en gegloeide koperlegeringen |
| HRG | Kogel 1/16″ | 98,07 N | 1373,00 N | 1471,07 N | Brons en koper |
| HRH | Kogel 1/8″ | 98,07 N | 490,30 N | 588,37 N | Aluminium, zink en lood |
| HRK | Kogel 1/8″ | 98,07 N | 1373,00 N | 1471,07 N | lagerstaal / non-ferro metalen |
Superficial Rockwell-schaal
Bij deze testmethoden is de indringdiepte zo klein dat het zowel bij materialen met een lage hardheid of bij zeer dunne materialen gebruikt kan worden.
| Testmethode | Indenter | Voorkracht | Testkracht | Totaalkracht | Materiaalsoorten |
|---|---|---|---|---|---|
| HR15N | Kegel | 29,42 N | 117,70 N | 147,12 N | Materialen met een dunne verhardingslaag, anders dan HRA-test |
| HR30N | Kegel | 29,42 N | 264,80 N | 294,22 N | Materialen met een dunne verhardingslaag, anders dan HRD-test |
| HR45N | Kegel | 29,42 N | 411,90 N | 441,32 N | Materialen met een dunne verhardingslaag, anders dan HRD-test |
| HR15T | Kogel 1/16″ | 29,42 N | 117,70 N | 147,12 N | Dunne plaat, anders dan HRF-test |
| HR30T | Kogel 1/16″ | 29,42 N | 264,80 N | 294,22 N | Dunne plaat, anders dan HRB-test |
| HR45T | Kogel 1/16″ | 29,42 N | 411,90 N | 441,32 N | Dunne plaat, anders dan HRG-test |
Resultaat van de hardheidsmeting
Wanneer alle voorbereidingen getroffen zijn, kan de test daadwerkelijk beginnen.
Eerst wordt op het testmateriaal een indenter geplaatst, totdat de voorlast bereikt is. Omdat de indringdiepte de te meten waarde is, moet deze waarde na het bereiken van de voorlast op nul staan.
Vervolgens wordt het druklichaam met de overeengekomen testlast in het materiaal gedrukt. De mate van elastisch herstel van het materiaal bepaalt de duur van de krachtinwerking. De juiste belastingsduur kan ook uit tabellen afgelezen worden. In de meeste gevallen wordt de testlast 2 tot 8 seconden gehandhaafd.
Na deze tijdspan wordt de extra kracht opgeheven totdat deze gelijk is aan de voorlast. Op deze manier kunnen onnauwkeurigheden geëlimineerd worden, die eventueel kunnen ontstaan door plastische vervorming van de testinrichting. Op de meetapparatuur kan nu de hardheid afgelezen.
Voordelen
- De meetmethode is eenvoudig en kost weinig tijd.
- De hardheid kan direct afgelezen worden.
- De test is ook bij hoge hardheid inzetbaar.
- De schade aan het testmateriaal is minimaal.
- De test is goed te automatiseren.
Nadelen
- Er is sprake van een grote foutmarge bij dun materiaal door de geringe penetratiediepte.
- Er is sprake van een grote hoeveelheid testmethoden en variabelen.
- Niet geschikt voor zachtere staalsoorten.
