Zastosowanie metali w przemyśle wymaga wcześniejszego zbadania ich parametrów. Do podstawowych należy twardość, którą można określić m.in. dzięki pomiarowi z użyciem twardościomierza Leeba. Jak działa takie urządzenie? W jakich warunkach należy przeprowadzać badanie?

Czym jest twardościomierz Leeba?

Twardościomierz Leeba (dynamiczny) to urządzenie do pomiarów twardości metali metodą dynamiczną zgodnie z skalą twardości Leeba wyrażaną w jednostkach HL. Jak wygląda twardościomierz Leeba? Przyrząd składa się z modułu elektronicznego (urządzenia wskazującego) oraz mechanicznej głowicy uderzeniowej, czyli bijaka. Jest on wyposażony w układ napędowy ze sprężyną, masę uderzeniową (bijaczek) z przymocowanym magnesem, a także cewkę, w której wnętrzu porusza się bijaczek. Samo badanie przy użyciu twardościomierza dynamicznego obywa się poprzez pomiar napięcia indukowanego w cewce w następstwie ruchu bijaczka. Twardościomierz Leeba to urządzenie przenośne, które może być wyposażone w różnego rodzaju głowice, a najczęściej spotykane to D – uniwersalna, DL – dedykowana do wąskich otworów i rowków, C – przeznaczona do cienkich elementów oraz G – dedykowana do masywnych odlewów.

Twardościomierz Leeba – jak przebiega pomiar twardości?

Badanie twardości metalu przy użyciu twardościomierza Leeba, a zatem w skali Leeba polega na pomiarze prędkości masy udarowej odnotowanej przed i po uderzeniu w próbkę oraz właściwym przeliczeniu uzyskanej wartości. Bijaczek, którego masa wynosi 5,5 grama (stanowiący masę udarową) zakończony kulką wykonaną z węgliku wolframu wyrzucany jest w kierunku próbki siłą sprężyny. Uzyskanym rezultatem pomiaru jest natomiast iloraz prędkości bijaka po odbiciu oraz prędkości przed odbiciem, który należy następnie pomnożyć przez 1000. Wynik przeprowadzonego pomiaru, który wyświetlił twardościomierz Leeba musi znajdować się w przedziałem od 0 do 1000 i jest w dużym stopniu uzależniony od modułu sprężystości podłużnej Younga, który jest cechą określającą próbkę.

Twardościomierz Leeba – przeznaczenie

Twardościomierz dynamiczny to przenośne urządzenie, które jest przeznaczone do pomiaru twardości elementów metalowych powstałych ze stali węglowej i staliwa, stali narzędziowej, stali nierdzewnej, żeliwa szarego, żeliwa sferoidalnego, aluminium, mosiądzu, brązu i miedzi. Aspektem, o którym należy wspomnieć jest również fakt, że pomiar z użyciem twardościomierza Leeba nie uszkadza badanego elementu, ponieważ przykładowo przy użyciu głowicy uderzeniowej typu D i twardości materiału mierzonego 800 HV, średnica śladu po uderzeniu bijaczka wynosi 0.35 mm, a jego głębokość 10 µm. Warto również pamiętać, że prawidłowy pomiar jest możliwy wyłącznie przy użyciu odpowiednio skalibrowanego twardościomierza, w związku z czym warto kupować tego typu przyrządy wyłącznie w sprawdzonych miejscach, czego przykładem jest Viateco.

Wady i zalety twardościomierza Leeba

Pomiar twardości przy użyciu twardościomierza Leeba podobnie jak każda inna metoda badawcza ma swoje zalety oraz wady. Te pierwsze to przede wszystkim:

  • krótki czas pomiaru – badanie trwa około 1–2 s;
  • mobilność przyrządu – jest to możliwe dzięki małym wymiarom i masie twardościomierza dynamicznego oraz wyposażenia go w zasilanie bateryjne;
  • bezpośredni odczyt twardości – rezultat badania otrzymywany jest niezwłocznie;
  • brak górnego ograniczenia masy i rozmiarów mierzonego elementu;
  • niewielkie wymiary odcisku (w przypadku stali poniżej 0,5 mm średnicy i 25 μm głębokości);
  • możliwość pomiaru elementów o wysokiej temperaturze – taka konieczność występuje na różnych etapach produkcji.

Do wad twardościomierza dynamicznego zalicza się natomiast przede wszystkim ograniczenie dopuszczalnej chropowatości powierzchni badanego metalu oraz jego minimalnej grubości i masy do 1 kilograma.

Twardościomierz Leeba to przyrząd, który umożliwia przeprowadzenie prostego, ale zarazem bardzo dokładnego badania twardości metalu. Co więcej, jego zastosowanie jest normalizowane, ponieważ w grudniu 2015 roku Polski Komitet Normalizacyjny wydał w tym zakresie normę PN-EN ISO 16859-1, -2, -3.