Nguyên lý hoạt động của máy đo độ cứng theo kiểu bật trả

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐO ĐỘ CỨNG THEO KIỂU BẬT TRẢ

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, ngành cơ khí đóng một vai trò rất quan trọng. Và để ngành cơ khí phát triển mạnh mẽ bền vững, thì một trong những nhiệm vụ đặt ra đối với chúng ta là cần phải đẩy mạnh phát triển kỹ thuật hệ thống đo lường. Trong chế tạo cơ khí thì có rất nhiều các đại lượng vật lý mà chúng ta cần phải xác định và đo lường nó như: kích thước, hình dạng, chất lượng bề mặt, tốc độ, lực, momen, nhiệt độ, độ cứng, … Và một trong những đại lượng quan trọng mà chúng ta cần xác định là độ cứng của chi tiết vì nó quyết định đến độ bền, tuổi thọ và khả năng làm việc của chi tiết. Để đo được độ cứng của chi tiết chúng ta thường dùng một đầu thử có độ cứng lớn hơn để chọc vào, vạch lên hay đập vào bề mặt của vật cần đo. Sau đó phụ thuộc vào từng phương pháp đo mà xác định độ cứng của vật đo qua sự thay đổi của chính bề mặt vật đo hoặc qua sự thay đổi của tính chất của vật được bắn vào. Qua đó chúng ta có thể chia ra nhiều phương pháp đo độ cứng khác nhau:

+, Phương pháp đo theo kiểu chọc (Vickers, Rockwell, Brinell, Knoop, Poldi).

+, Phương pháp đo kiểu vạch (Mohs).

+, Phương pháp đo kiểu bật trả (Leeb).

Trong bài báo này sẽ trình bày nguyên lý hoạt động của một máy đo độ cứng di động bằng phương pháp bật trả (DynaPocket). Đây là một máy đo độ cứng của Đức, nó rất gọn nhẹ và thực hiện quá trình đo rất tiện lợi. Trong phương pháp đo độ cứng theo kiểu bật trả, người ta sử dụng một vật cứng (hợp kim cứng hình cầu hay kim cương hình chóp) được gắn vào đầu của một vật (Impact body) dùng bắn lên bề mặt của vật cần đo. Lực bắn được sinh ra từ sức nén của một lò xo gắn ở phía trên. Nguyên tắc đo được minh họa trong hình số 1. 

Hình 1: Nguyên lí của phương pháp đo độ cứng Leeb

Khi vật va đập lên bề mặt của vật cần đo thì vật bắn gây ra biến dạng trên bề mặt vật cần đo đồng thời vật bắn bị mất đi một phần tốc độ. Vật liệu cần đo càng mềm thì tốc độ của vật bắn càng giảm. Vết biến dạng sinh ra trên bề mặt vật cần đo sẽ tỷ lệ với độ cứng của vật. Tuy thế trong trường hợp này người ta không đo vết biến dạng mà đo trực tiếp năng lượng bị mất đi sau khi va đập của vật bắn qua việc xác định tốc độ bắn và tốc độ bật trả của vật bắn. Vận tốc của vật bắn được xác định theo phương pháp không tiếp xúc. Trong trường hợp này người ta gắn thêm 1 đầu từ lên vật bắn (hình 2).

Hình 2: Mặt cắt của vật bắn và cuộn dây

Khi đầu từ bay qua cuộn dây ở phía gần đáy của máy đo thì trong cuộn dây sẽ sinh ra 1 dòng cảm ứng (hình 3).

Hình 3: Đồ thị minh họa điện thế cảm ứng trong cuộn dây khi vật bắn bay qua

Dòng cảm ứng này sẽ tỷ lệ thuận với tốc độ của vật bắn. D. Leeb đã vận dụng mối tương quan này và định nghĩa: HL = 1000* A / B là độ cứng Leeb (HL). Vì lý do phát triển sau nên độ cứng Leeb chưa được chấp nhận rộng rãi như những độ cứng cổ điển. Tuy nhiên, việc chuyển đổi từ độ cứng Leeb sang các độ cứng khác đã được thực hiện đơn giản và nhanh chóng. Hình 4 là một ví dụ cho sự tương quan giữa độ cứng Leeb và độ cứng Rockwell. Tương tự như Rockwell, các loại độ cứng khác của các loại vật liệu cũng đã được chuyển đổi như HV, HB, HS và cả độ bền kéo N/mm2.

Hình 4: Tương quan giữa độ cứng Rockwell và Leeb

Trong thực tế, máy đo DynaPocket có kết cấu rất gọn nhẹ (hình 5).  Mặc dù vậy trong ống của máy đo có chứa lò xo sinh lực bắn cùng với cuộn cảm rất gọn. Phía trên lò xo là một lẫy để kích bắn (Hình 6).

 Hình 5: Máy đo độ cứng Leeb và mẫu chuẩn

Trên thân của máy đo là chi tiết điều chỉnh và hiển thị số liệu. Với chi tiết này người ta có thể điều chỉnh độ cứng cần hiển thị (HV, HB, HRC, HL v.v.), loại vật liệu cần đo (thép xây dựng, thép công cụ, thép không rỉ, gang, đồng, nhôm v.v), và đặc biệt là công cụ thống kê và tính số liệu trung bình cũng như sai số sau nhiều lần đo.

Hình 6: Các chi tiết trên máy đo

Như vậy, ta thấy máy đo độ cứng Dynapocket có cấu tạo rất gọn nhẹ và nó giúp chúng ta xác định được độ cứng của chi tiết cần đo rất tiện lợi. Máy đo độ cứng này, hoạt động dựa theo phương pháp đo kiểu bật trả (Leeb). Và với thiết bị đo này tùy theo yêu cầu ta có thể điều chỉnh để kết quả đo hiển thị độ cứng của chi tiết cần đo theo đơn vị là HB hay HRC …

 

 

Giới thiệu Khoa

News

Khoa Cơ khí là một trong những khoa được thành lập đầu tiên của Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp.

Trải qua 55 năm phấn đấu và trưởng thành, hiện nay Khoa Cơ khí có một đội ngũ cán bộ, giảng viên và cơ sở vật chất tuy còn khiêm tốn nhưng rất đáng tự hào.

Khoa Cơ khí đã và đang đào tạo hai chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ khí và Công nghệ kỹ thuật Ô tô cho cả 3 hệ đại học, cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp và liên thông.

Đọc tiếp ...