Przegląd badań twardości precyzyjnego łańcucha rolkowego

1. Przegląd badań twardości precyzyjnego łańcucha rolkowego

1.1 Podstawowe cechy precyzyjnego łańcucha rolkowego
Precyzyjny łańcuch rolkowy to rodzaj łańcucha powszechnie stosowanego w przekładniach mechanicznych. Jego podstawowe cechy to:
Budowa: Precyzyjny łańcuch rolkowy składa się z wewnętrznej płytki łańcucha, zewnętrznej płytki łańcucha, sworznia wału, tulei i rolki. Wewnętrzna płytka łańcucha i zewnętrzna płytka łańcucha są połączone sworzniem wału, tuleja jest nałożona na sworzeń wału, a rolka jest zamontowana na zewnątrz tulei. Taka konstrukcja pozwala łańcuchowi wytrzymać duże siły rozciągające i udarowe podczas przenoszenia napędu.
Dobór materiałów: Precyzyjny łańcuch rolkowy jest zazwyczaj wykonany z wysokiej jakości stali węglowej lub stali stopowej, takiej jak stal 45, 20CrMnTi itp. Materiały te charakteryzują się dużą wytrzymałością, wysoką ciągliwością i dobrą odpornością na zużycie, dzięki czemu mogą spełniać wymagania użytkowe łańcucha w złożonych warunkach pracy.
Dokładność wymiarowa: Wymagania dotyczące dokładności wymiarowej precyzyjnych łańcuchów rolkowych są wysokie, a tolerancje wymiarowe podziałki, grubości płytki łańcucha, średnicy wału sworznia itp. są zazwyczaj kontrolowane w zakresie ±0,05 mm. Wysoka precyzja wymiarów zapewnia dokładność zazębienia łańcucha i zębatki oraz redukuje błędy przekładni i hałas.
Obróbka powierzchniowa: Aby zwiększyć odporność łańcucha na zużycie i korozję, precyzyjne łańcuchy rolkowe są zazwyczaj poddawane obróbce powierzchniowej, takiej jak nawęglanie, azotowanie, cynkowanie itp. Nawęglanie może sprawić, że twardość powierzchni łańcucha osiągnie 58-62 HRC, azotowanie może sprawić, że twardość powierzchni osiągnie 600-800 HV, a cynkowanie może skutecznie zapobiec rdzewieniu łańcucha.
1.2 Znaczenie badania twardości
Badanie twardości ma ogromne znaczenie w kontroli jakości precyzyjnych łańcuchów rolkowych:
Zapewnij wytrzymałość łańcucha: Twardość jest jednym z ważnych wskaźników pomiaru wytrzymałości materiału. Poprzez badanie twardości można upewnić się, że twardość materiału precyzyjnego łańcucha rolkowego spełnia wymagania projektowe, co pozwala zagwarantować, że łańcuch wytrzyma odpowiednie naprężenie i uderzenia podczas użytkowania, a także uniknąć zerwania lub uszkodzenia łańcucha z powodu niewystarczającej wytrzymałości materiału.
Ocena właściwości materiału: Badanie twardości może odzwierciedlać zmiany mikrostruktury i właściwości użytkowych materiału. Na przykład, twardość powierzchniowa łańcucha po nawęglaniu jest wyższa, podczas gdy twardość rdzenia jest stosunkowo niska. Badanie twardości pozwala ocenić głębokość i jednorodność warstwy nawęglonej, co pozwala ocenić, czy proces obróbki cieplnej materiału jest uzasadniony.
Kontrola jakości produkcji: W procesie produkcji precyzyjnych łańcuchów rolkowych, badanie twardości jest skutecznym narzędziem kontroli jakości. Badanie twardości surowców, półproduktów i wyrobów gotowych pozwala na wczesne wykrycie problemów, które mogą wystąpić w procesie produkcyjnym, takich jak wady materiałowe, niewłaściwa obróbka cieplna itp., co pozwala na podjęcie odpowiednich działań w celu poprawy i zapewnienia stabilności oraz powtarzalności jakości produktu.
Wydłużona żywotność: Badania twardości pomagają zoptymalizować materiały i procesy produkcyjne precyzyjnych łańcuchów rolkowych, zwiększając tym samym odporność łańcucha na zużycie i zmęczenie. Powierzchnia łańcucha o wysokiej twardości zapewnia lepszą odporność na zużycie, zmniejsza straty tarcia między łańcuchem a zębatką, wydłuża żywotność łańcucha i obniża koszty konserwacji sprzętu.
Spełnianie norm branżowych: W przemyśle maszynowym twardość precyzyjnych łańcuchów rolkowych zazwyczaj musi spełniać odpowiednie normy krajowe lub międzynarodowe. Na przykład norma GB/T 1243-2006 „Łańcuchy rolkowe, tulejowe łańcuchy rolkowe i łańcuchy zębate” określa zakres twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych. Badania twardości pozwalają upewnić się, że produkt spełnia wymagania norm i poprawiają jego konkurencyjność rynkową.

2. Normy badania twardości

2.1 Krajowe normy testowe
w moim kraju opracowano szereg jasnych i rygorystycznych norm dotyczących badania twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych, aby zagwarantować, że jakość produktu spełnia wymagania.
Podstawa normatywna: Oparta głównie na normie GB/T 1243-2006 „Łańcuch rolkowy, łańcuch rolkowy z tulejką i łańcuch zębaty” oraz innych stosownych normach krajowych. Normy te określają zakres twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych. Na przykład, w przypadku precyzyjnych łańcuchów rolkowych wykonanych ze stali 45, twardość sworzni i tulei powinna być generalnie kontrolowana na poziomie 229–285 HBW; w przypadku łańcuchów nawęglanych twardość powierzchni musi sięgać 58–62 HRC, a głębokość warstwy nawęglanej jest również wyraźnie wymagana, zazwyczaj 0,8–1,2 mm.
Metoda badania: Normy krajowe zalecają stosowanie twardościomierza Brinella lub twardościomierza Rockwella do badań. Twardościomierz Brinella nadaje się do badania surowców i półproduktów o niskiej twardości, takich jak nieobrobione cieplnie płytki łańcuchowe. Wartość twardości oblicza się poprzez przyłożenie określonego obciążenia do powierzchni materiału i pomiar średnicy wgłębienia; twardościomierz Rockwella jest często używany do badania gotowych łańcuchów poddanych obróbce cieplnej, takich jak nawęglane sworznie i tuleje. Charakteryzuje się dużą szybkością pomiaru, prostą obsługą i umożliwia bezpośredni odczyt wartości twardości.
Pobieranie próbek i testowanie części: Zgodnie z wymogami normy, z każdej partii precyzyjnych łańcuchów rolkowych należy losowo wybrać określoną liczbę próbek do badań. Dla każdego łańcucha, twardość różnych części, takich jak wewnętrzna płytka łańcucha, zewnętrzna płytka łańcucha, sworzeń, tuleja i rolka, należy testować oddzielnie. Na przykład, w przypadku sworznia, jeden punkt testowy należy wykonać w środku i na obu końcach, aby zapewnić kompleksowość i dokładność wyników testu.
Określenie wyników: Wyniki badań muszą być ściśle określone zgodnie z zakresem twardości określonym w normie. Jeżeli wartość twardości badanego elementu przekracza zakres określony w normie, np. twardość sworznia jest niższa niż 229 HBW lub wyższa niż 285 HBW, łańcuch uznaje się za produkt niespełniający wymagań i wymaga ponownej obróbki cieplnej lub innych odpowiednich zabiegów, aż do momentu, gdy twardość osiągnie wymagania normy.

2.2 Międzynarodowe normy testowe
Na świecie istnieją również odpowiednie systemy normatywne do badania twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych. Normy te cieszą się dużym uznaniem na rynku międzynarodowym.
Norma ISO: ISO 606 „Łańcuchy i koła łańcuchowe – Łańcuchy rolkowe i tulejowe łańcuchy rolkowe – Wymiary, tolerancje i podstawowe właściwości” jest jedną z powszechnie stosowanych norm dotyczących precyzyjnych łańcuchów rolkowych na świecie. Norma ta zawiera również szczegółowe przepisy dotyczące badania twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych. Na przykład, w przypadku precyzyjnych łańcuchów rolkowych wykonanych ze stali stopowej, zakres twardości wynosi zazwyczaj 241–321 HBW; w przypadku łańcuchów azotowanych, twardość powierzchni musi sięgać 600–800 HV, a głębokość warstwy azotowanej musi wynosić 0,3–0,6 mm.
Metoda badania: Normy międzynarodowe zalecają również stosowanie twardościomierzy Brinella, Rockwella i Vickersa. Twardościomierz Vickersa nadaje się do badania części o wyższej twardości powierzchniowej precyzyjnych łańcuchów rolkowych, takich jak powierzchnia rolki po azotowaniu, ze względu na małe wgłębienie. Pozwala on na dokładniejszy pomiar twardości, szczególnie podczas badania małych i cienkościennych części.
Pobieranie próbek i miejsce badania: Ilość próbek i miejsce badania wymagane przez normy międzynarodowe są podobne do tych wymaganych w normach krajowych, ale wybór miejsc badania jest bardziej szczegółowy. Na przykład, podczas badania twardości rolek, próbki należy pobrać i zbadać na obwodzie zewnętrznym i powierzchniach czołowych rolek, aby kompleksowo ocenić jednorodność twardości rolek. Ponadto, badania twardości są również wymagane dla elementów łączących łańcucha, takich jak płytki łączące i sworznie łączące, aby zapewnić wytrzymałość i niezawodność całego łańcucha.
Ocena wyników: Normy międzynarodowe są bardziej rygorystyczne w ocenie wyników testów twardości. Jeśli wyniki testów nie spełniają wymagań normy, łańcuch nie tylko zostanie uznany za niespełniający wymagań, ale również inne łańcuchy z tej samej partii produktów będą musiały zostać poddane podwójnemu pobraniu próbek. Jeśli po podwójnym pobraniu próbek nadal występują produkty niespełniające wymagań normy, partia produktów musi zostać poddana ponownej obróbce, aż twardość wszystkich łańcuchów będzie zgodna z wymaganiami normy. Ten rygorystyczny mechanizm oceny skutecznie gwarantuje poziom jakości i niezawodność precyzyjnych łańcuchów rolkowych na rynku międzynarodowym.

3. Metoda badania twardości

3.1 Metoda pomiaru twardości Rockwella
Metoda pomiaru twardości Rockwella jest obecnie jedną z najpowszechniej stosowanych metod pomiaru twardości, szczególnie przydatną do badania twardości materiałów metalowych, takich jak precyzyjne łańcuchy rolkowe.
Zasada działania: Metoda ta polega na określaniu wartości twardości poprzez pomiar głębokości wgłębnika (stożka diamentowego lub kulki węglikowej) wciskanego w powierzchnię materiału pod określonym obciążeniem. Charakteryzuje się prostotą i szybkością działania oraz umożliwia bezpośredni odczyt wartości twardości bez skomplikowanych obliczeń i narzędzi pomiarowych.
Zakres zastosowania: Do pomiaru twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych metoda pomiaru twardości Rockwella jest stosowana głównie do pomiaru twardości gotowych łańcuchów po obróbce cieplnej, takich jak sworznie i tuleje. Wynika to z faktu, że części te charakteryzują się wyższą twardością po obróbce cieplnej i są stosunkowo duże, co umożliwia ich badanie za pomocą twardościomierza Rockwella.
Dokładność detekcji: Test twardości Rockwella charakteryzuje się wysoką dokładnością i precyzyjnie odzwierciedla zmiany twardości materiału. Błąd pomiaru mieści się zazwyczaj w granicach ±1 HRC, co spełnia wymagania precyzyjnego badania twardości łańcuchów rolkowych.
Zastosowanie praktyczne: W rzeczywistych testach twardościomierz Rockwella zazwyczaj wykorzystuje skalę HRC, która nadaje się do badania materiałów o twardości w zakresie 20-70 HRC. Na przykład, twardość powierzchni sworznia precyzyjnego łańcucha rolkowego, który został nawęglany, wynosi zazwyczaj 58-62 HRC. Twardościomierz Rockwella pozwala szybko i dokładnie zmierzyć jego twardość, stanowiąc wiarygodną podstawę kontroli jakości.

3.2 Metoda pomiaru twardości Brinella
Metoda pomiaru twardości Brinella to klasyczna metoda pomiaru twardości, powszechnie stosowana do pomiaru twardości różnych materiałów metalowych, w tym surowców i półproduktów precyzyjnych łańcuchów rolkowych.
Zasada: Ta metoda polega na wciśnięciu w powierzchnię materiału zahartowanej kulki stalowej lub węglikowej o określonej średnicy pod działaniem określonego obciążenia i utrzymaniu jej przez określony czas, po czym obciążenie zostaje zdjęte, zmierzony zostaje rozmiar odcisku, a twardość jest określana poprzez obliczenie średniego nacisku na kulistą powierzchnię odcisku.
Zakres zastosowania: Metoda pomiaru twardości Brinella nadaje się do badania materiałów metalowych o niższej twardości, takich jak surowce do precyzyjnych łańcuchów rolkowych (np. stal 45) oraz półprodukty niepoddane obróbce cieplnej. Charakteryzuje się ona dużymi wgłębieniami, które mogą odzwierciedlać makroskopowe właściwości twardości materiału, i nadaje się do pomiaru materiałów o średniej twardości.
Dokładność pomiaru: Dokładność pomiaru twardości Brinella jest stosunkowo wysoka, a błąd pomiaru zazwyczaj mieści się w granicach ±2%. Dokładność pomiaru średnicy wgłębienia bezpośrednio wpływa na dokładność pomiaru twardości, dlatego w praktyce wymagane są precyzyjne narzędzia pomiarowe, takie jak mikroskopy kontrolne.
Zastosowanie praktyczne: W procesie produkcji precyzyjnych łańcuchów rolkowych, metoda pomiaru twardości Brinella jest często stosowana do badania twardości surowców, aby upewnić się, że spełniają one wymagania projektowe. Na przykład, w przypadku precyzyjnych łańcuchów rolkowych wykonanych ze stali 45, twardość surowców powinna zazwyczaj mieścić się w zakresie 170–230 HBW. Dzięki badaniu twardości Brinella można dokładnie zmierzyć twardość surowców, a także wykryć nieprawidłową twardość materiałów na czas, zapobiegając w ten sposób przedostawaniu się nieprawidłowo dobranych materiałów do kolejnych ogniw produkcji.

3.3 Metoda pomiaru twardości Vickersa
Metoda pomiaru twardości Vickersa jest metodą odpowiednią do pomiaru twardości małych i cienkościennych części. Ma wyjątkowe zalety w przypadku pomiaru twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych.
Zasada: Ta metoda polega na wciśnięciu pod określonym obciążeniem czworościanu diamentowego o kącie wierzchołkowym 136° w powierzchnię badanego materiału, utrzymaniu obciążenia przez określony czas, a następnie usunięciu obciążenia, zmierzeniu długości przekątnej odcisku i określeniu wartości twardości poprzez obliczenie średniego nacisku na stożkową powierzchnię odcisku.
Zakres zastosowania: Metoda pomiaru twardości Vickersa nadaje się do pomiaru materiałów o szerokim zakresie twardości, szczególnie do wykrywania części o wysokiej twardości powierzchniowej precyzyjnych łańcuchów rolkowych, takich jak powierzchnia rolek po azotowaniu. Jej wgłębienie jest niewielkie, co pozwala na dokładny pomiar twardości małych i cienkościennych części, co jest odpowiednie do wykrywania o wysokich wymaganiach dotyczących jednorodności twardości powierzchni.
Dokładność detekcji: Test twardości Vickersa charakteryzuje się wysoką dokładnością, a błąd pomiaru mieści się zazwyczaj w granicach ±1HV. Dokładność pomiaru długości przekątnej odcisku ma kluczowe znaczenie dla dokładności pomiaru twardości, dlatego do pomiaru wymagany jest precyzyjny mikroskop pomiarowy.
Zastosowanie praktyczne: W badaniu twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych, metoda twardości Vickersa jest często stosowana do określania twardości powierzchni rolek. Na przykład, w przypadku rolek azotowanych, twardość powierzchni musi wynosić 600–800 HV. Badanie twardości Vickersa umożliwia dokładny pomiar wartości twardości w różnych miejscach powierzchni rolki oraz ocenę głębokości i równomierności warstwy azotowanej, co pozwala upewnić się, że twardość powierzchni rolki spełnia wymagania projektowe, a także poprawia odporność na zużycie i żywotność łańcucha.

4. Przyrząd do pomiaru twardości

4.1 Typ i zasada działania instrumentu
Przyrząd do pomiaru twardości jest kluczowym narzędziem zapewniającym dokładność pomiaru twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych. Najpopularniejsze przyrządy do pomiaru twardości to głównie następujące typy:
Twardościomierz Brinella: Zasada działania polega na wciśnięciu hartowanej kulki stalowej lub węglikowej o określonej średnicy w powierzchnię materiału pod określonym obciążeniem, utrzymywaniu jej przez określony czas, a następnie usunięciu obciążenia i obliczeniu wartości twardości poprzez pomiar średnicy wgłębienia. Twardościomierz Brinella nadaje się do badania materiałów metalowych o niższej twardości, takich jak surowce do precyzyjnych łańcuchów rolkowych i półprodukty niepoddane obróbce cieplnej. Charakteryzuje się dużym wgłębieniem, co może odzwierciedlać makroskopowe właściwości twardości materiału. Nadaje się do pomiaru materiałów o średniej twardości, a błąd pomiaru wynosi zazwyczaj ±2%.
Twardościomierz Rockwella: Ten przyrząd określa wartość twardości poprzez pomiar głębokości wgłębnika (stożka diamentowego lub kulki węglikowej) wciskanego w powierzchnię materiału pod określonym obciążeniem. Twardościomierz Rockwella jest łatwy i szybki w obsłudze oraz umożliwia bezpośredni odczyt wartości twardości bez skomplikowanych obliczeń i narzędzi pomiarowych. Służy głównie do pomiaru twardości gotowych łańcuchów po obróbce cieplnej, takich jak sworznie i tuleje. Błąd pomiaru mieści się zazwyczaj w granicach ±1 HRC, co spełnia wymagania precyzyjnego badania twardości łańcuchów rolkowych.
Twardościomierz Vickersa: Zasada działania twardościomierza Vickersa polega na wciśnięciu diamentowego czworokątnego ostrosłupa o kącie wierzchołkowym 136° pod określonym obciążeniem w powierzchnię badanego materiału, przytrzymaniu go przez określony czas, usunięciu obciążenia, zmierzeniu przekątnej odcisku i określeniu wartości twardości poprzez obliczenie średniego nacisku na powierzchnię stożkową odcisku. Twardościomierz Vickersa nadaje się do pomiaru twardości materiałów o szerokim zakresie, w szczególności do badania części o wyższej twardości powierzchni precyzyjnych łańcuchów rolkowych, takich jak powierzchnia rolki po azotowaniu. Jego odcisk jest niewielki, co pozwala na dokładny pomiar twardości małych i cienkościennych części, a błąd pomiaru wynosi zazwyczaj ±1 HV.

4.2 Wybór i kalibracja przyrządu
Wybór odpowiedniego przyrządu do pomiaru twardości i jego dokładna kalibracja stanowią podstawę zapewnienia wiarygodności wyników badań:
Wybór przyrządu: Wybierz odpowiedni przyrząd do pomiaru twardości zgodnie z wymaganiami dotyczącymi badań precyzyjnych łańcuchów rolkowych. W przypadku surowców i półproduktów niepoddanych obróbce cieplnej należy wybrać twardościomierz Brinella; w przypadku gotowych łańcuchów poddanych obróbce cieplnej, takich jak sworznie i tuleje, należy wybrać twardościomierz Rockwella; w przypadku części o wyższej twardości powierzchni, takich jak powierzchnia rolki po azotowaniu, należy wybrać twardościomierz Vickersa. Ponadto, aby spełnić wymagania różnych ogniw testowych, należy również uwzględnić takie czynniki, jak dokładność, zakres pomiarowy i łatwość obsługi przyrządu.
Kalibracja przyrządu: Przyrząd do pomiaru twardości musi zostać skalibrowany przed użyciem, aby zapewnić dokładność wyników pomiarów. Kalibracja powinna zostać przeprowadzona przez wykwalifikowaną agencję kalibracyjną lub profesjonalny personel, zgodnie z odpowiednimi normami i specyfikacjami. Zakres kalibracji obejmuje dokładność obciążenia przyrządu, rozmiar i kształt wgłębnika, dokładność urządzenia pomiarowego itp. Cykl kalibracji jest zazwyczaj określany na podstawie częstotliwości użytkowania i stabilności przyrządu, zazwyczaj od 6 miesięcy do 1 roku. Wykwalifikowane, skalibrowane przyrządy powinny być dołączone do certyfikatu kalibracji, a data kalibracji i okres ważności powinny być oznaczone na przyrządzie, aby zapewnić wiarygodność i identyfikowalność wyników pomiarów.

5. Proces badania twardości

5.1 Przygotowanie i przetwarzanie próbek
Przygotowanie próbki stanowi podstawowy element precyzyjnego badania twardości łańcuchów rolkowych, który bezpośrednio wpływa na dokładność i wiarygodność wyników testu.
Ilość próbek: Zgodnie z wymogami normy krajowej GB/T 1243-2006 oraz normy międzynarodowej ISO 606, z każdej partii precyzyjnych łańcuchów rolkowych należy losowo wybrać określoną liczbę próbek do badań. Zazwyczaj z każdej partii wybiera się 3-5 łańcuchów jako próbki testowe, aby zapewnić reprezentatywność próbek.
Miejsce pobierania próbek: Dla każdego łańcucha, twardość różnych części, takich jak płytka ogniwa wewnętrznego, płytka ogniwa zewnętrznego, sworzeń wału, tuleja i rolka, należy badać oddzielnie. Na przykład, dla sworznia wału, jeden punkt testowy należy pobrać w środku i na obu końcach; w przypadku rolki, zewnętrzny obwód i powierzchnia czołowa rolki powinny być badane oddzielnie, aby kompleksowo ocenić jednorodność twardości każdego elementu.
Obróbka próbki: Podczas pobierania próbek powierzchnia próbki musi być czysta i płaska, wolna od oleju, rdzy i innych zanieczyszczeń. W przypadku próbek z osadem tlenkowym lub powłoką tlenkową, należy najpierw przeprowadzić odpowiednie czyszczenie lub usunąć powłokę. Na przykład, w przypadku łańcuchów ocynkowanych, warstwa ocynkowana z powierzchni musi zostać usunięta przed badaniem twardości.

5.2 Kroki operacji testowej
Etapy przeprowadzania testu stanowią podstawę procesu pomiaru twardości i muszą być wykonywane ściśle według norm i specyfikacji, aby zagwarantować dokładność wyników testu.
Wybór i kalibracja przyrządu: Wybierz odpowiedni przyrząd do pomiaru twardości, biorąc pod uwagę zakres twardości i właściwości materiału badanego obiektu. Na przykład, do nawęglanych sworzni i tulei należy wybrać twardościomierze Rockwella; do surowców i półproduktów niepoddawanych obróbce cieplnej należy wybrać twardościomierze Brinella; do wałków o wyższej twardości powierzchniowej – twardościomierze Vickersa. Przed badaniem należy skalibrować przyrząd do pomiaru twardości, aby upewnić się, że dokładność obciążenia, rozmiar i kształt wgłębnika oraz dokładność urządzenia pomiarowego spełniają wymagania. Do kwalifikowanych, skalibrowanych przyrządów należy dołączyć certyfikat kalibracji, a data i okres ważności kalibracji powinny być oznaczone na przyrządzie.
Operacja testowania: Umieść próbkę na stole roboczym twardościomierza, aby upewnić się, że powierzchnia próbki jest prostopadła do wgłębnika. Zgodnie z procedurami operacyjnymi wybranej metody pomiaru twardości, zastosuj obciążenie i utrzymuj je przez określony czas, a następnie usuń obciążenie i zmierz rozmiar lub głębokość wgłębienia. Na przykład, w badaniu twardości Rockwella, stożek diamentowy lub kulka węglikowa jest wciskana w powierzchnię badanego materiału z określonym obciążeniem (takim jak 150 kgf), a obciążenie jest usuwane po 10-15 sekundach, a wartość twardości jest bezpośrednio odczytywana; w badaniu twardości Brinella, hartowana kulka stalowa lub kulka węglikowa o określonej średnicy jest wciskana w powierzchnię badanego materiału z określonym obciążeniem (takim jak 3000 kgf), a obciążenie jest usuwane po 10-15 sekundach. Średnicę wgłębienia mierzy się za pomocą mikroskopu odczytowego, a wartość twardości uzyskuje się przez obliczenie.
Powtarzane testy: Aby zapewnić wiarygodność wyników testów, każdy punkt testowy należy testować wielokrotnie, a wartość średnią należy przyjąć jako wynik końcowy. W normalnych warunkach każdy punkt testowy należy testować 3–5 razy, aby zminimalizować błędy pomiaru.

5.3 Rejestrowanie i analiza danych
Rejestracja i analiza danych to ostatnie ogniwo procesu badania twardości. Sortując i analizując dane testowe, można wyciągnąć naukowe i uzasadnione wnioski, stanowiące podstawę kontroli jakości produktu.
Rejestracja danych: Wszystkie dane uzyskane podczas procesu badawczego należy szczegółowo zarejestrować w raporcie z badań, w tym numer próbki, miejsce badania, metodę badania, wartość twardości, datę badania, personel badawczy oraz inne informacje. Rejestracja danych powinna być przejrzysta, dokładna i kompletna, aby ułatwić późniejsze odniesienia i analizę.
Analiza danych: Analiza statystyczna danych testowych, obliczenie parametrów statystycznych, takich jak średnia wartość twardości i odchylenie standardowe każdego punktu testowego, oraz ocena jednorodności i spójności twardości. Na przykład, jeśli średnia twardość sworznia partii precyzyjnych łańcuchów rolkowych wynosi 250 HBW, a odchylenie standardowe 5 HBW, oznacza to, że twardość partii łańcuchów jest stosunkowo jednorodna, a kontrola jakości jest dobra; jeśli odchylenie standardowe jest duże, mogą wystąpić wahania jakości w procesie produkcyjnym, co wymaga dalszego zbadania przyczyny i podjęcia działań naprawczych.
Określenie wyniku: Porównanie wyników testu z zakresem twardości określonym w normach krajowych lub międzynarodowych w celu ustalenia, czy próbka spełnia wymagania. Jeżeli wartość twardości w miejscu badania przekracza zakres określony w normie, np. twardość sworznia jest niższa niż 229 HBW lub wyższa niż 285 HBW, łańcuch uznaje się za produkt niespełniający wymagań i wymaga on ponownej obróbki cieplnej lub innych odpowiednich zabiegów, aż do momentu, gdy twardość spełni wymagania normy. W przypadku produktów niespełniających wymagań należy szczegółowo zarejestrować stan niespełniania wymagań i przeanalizować przyczyny, aby podjąć ukierunkowane działania mające na celu poprawę jakości produktu.

6. Czynniki wpływające na badanie twardości

6.1 Wpływ środowiska testowego

Środowisko testowe ma istotny wpływ na dokładność wyników badań twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych.

Wpływ temperatury: Zmiany temperatury wpływają na dokładność twardościomierza i twardość materiału. Na przykład, gdy temperatura otoczenia jest zbyt wysoka lub zbyt niska, części mechaniczne i elektroniczne twardościomierza mogą się rozszerzać i kurczyć pod wpływem ciepła, co prowadzi do błędów pomiaru. Ogólnie rzecz biorąc, optymalny zakres temperatur pracy twardościomierzy Brinella, Rockwella i Vickersa wynosi 10°C–35°C. Po przekroczeniu tego zakresu temperatur błąd pomiaru twardościomierza może wzrosnąć o około ±1 HRC lub ±2 HV. Jednocześnie nie można ignorować wpływu temperatury na twardość materiału. Na przykład, w przypadku materiału precyzyjnego łańcucha rolkowego, takiego jak stal 45#, jego twardość może nieznacznie wzrosnąć w środowisku o niskiej temperaturze, podczas gdy w środowisku o wysokiej temperaturze twardość ta ulegnie zmniejszeniu. Dlatego też podczas przeprowadzania badań twardości należy zachować jak najstałą temperaturę otoczenia, a także zapisywać temperaturę otoczenia w celu skorygowania wyników badań.
Wpływ wilgotności: Wpływ wilgotności na pomiar twardości znajduje odzwierciedlenie głównie w podzespołach elektronicznych twardościomierza oraz powierzchni próbki. Nadmierna wilgotność może zawilgocić podzespoły elektroniczne twardościomierza, co negatywnie wpływa na dokładność i stabilność pomiaru. Przykładowo, gdy wilgotność względna przekracza 80%, błąd pomiaru twardościomierza może wzrosnąć o około ±0,5 HRC lub ±1 HV. Ponadto wilgoć może również tworzyć film wodny na powierzchni próbki, utrudniając kontakt wgłębnika twardościomierza z powierzchnią próbki, co prowadzi do błędów pomiaru. W przypadku pomiaru twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych zaleca się przeprowadzanie pomiaru w środowisku o wilgotności względnej 30–70%, aby zapewnić wiarygodność wyników.
Wpływ wibracji: Wibracje w środowisku testowym będą zakłócać badanie twardości. Na przykład wibracje generowane przez pracę pobliskiego sprzętu do obróbki mechanicznej mogą spowodować niewielkie przesunięcie wgłębnika twardościomierza podczas procesu pomiaru, co skutkuje błędami pomiarowymi. Wibracje mogą również wpływać na dokładność przyłożenia obciążenia i stabilność twardościomierza, wpływając tym samym na dokładność wartości twardości. Ogólnie rzecz biorąc, podczas przeprowadzania badania twardości w środowisku o dużych wibracjach błąd pomiaru może wzrosnąć o około ±0,5 HRC lub ±1 HV. Dlatego podczas przeprowadzania badania twardości należy starać się wybrać miejsce z dala od źródła wibracji i podjąć odpowiednie środki redukujące wibracje, takie jak zainstalowanie podkładki redukującej wibracje na spodzie twardościomierza, aby zmniejszyć wpływ wibracji na wyniki badania.

6.2 Wpływ operatora
Na dokładność wyników pomiaru twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych istotny wpływ ma poziom profesjonalizmu operatora i jego nawyki robocze.
Umiejętności operacyjne: Biegłość operatora w obsłudze twardościomierzy ma bezpośredni wpływ na dokładność wyników pomiaru. Na przykład, w przypadku twardościomierza Brinella, operator musi dokładnie zmierzyć średnicę wgłębienia, a błąd pomiaru może powodować odchylenie wartości twardości. Jeśli operator nie jest zaznajomiony z obsługą narzędzia pomiarowego, błąd pomiaru może wzrosnąć o około ±2%. W przypadku twardościomierzy Rockwella i Vickersa, operator musi prawidłowo przyłożyć obciążenie i odczytać wartość twardości. Nieprawidłowa obsługa może spowodować wzrost błędu pomiaru o około ±1 HRC lub ±1 HV. Dlatego operator powinien przejść profesjonalne szkolenie i znać metody obsługi oraz środki ostrożności związane z twardościomierzem, aby zapewnić dokładność wyników pomiaru.
Doświadczenie w testowaniu: Doświadczenie operatora w testowaniu również wpływa na dokładność wyników pomiaru twardości. Doświadczeni operatorzy potrafią lepiej ocenić problemy, które mogą pojawić się podczas testu i podjąć odpowiednie działania w celu ich skorygowania. Na przykład, jeśli podczas testu wartość twardości okaże się nieprawidłowa, doświadczeni operatorzy, bazując na doświadczeniu i wiedzy fachowej, mogą ocenić, czy problem dotyczy samej próbki, czy też awarii urządzenia pomiarowego lub samej operacji pomiarowej, i odpowiednio wcześnie zareagować. Niedoświadczeni operatorzy mogą niewłaściwie interpretować wyniki nieprawidłowe, co może prowadzić do błędnych ocen. Dlatego przedsiębiorstwa powinny skupić się na rozwijaniu doświadczenia operatorów w testowaniu i podnoszeniu ich poziomu poprzez regularne szkolenia i praktykę.
Odpowiedzialność: Odpowiedzialność operatorów ma również kluczowe znaczenie dla dokładności wyników badań twardości. Operatorzy o silnym poczuciu odpowiedzialności będą ściśle przestrzegać norm i specyfikacji, starannie rejestrować dane testowe i starannie analizować wyniki. Na przykład, podczas badania operator musi powtórzyć badanie dla każdego punktu pomiarowego kilka razy, a wartość średnią przyjąć jako wynik końcowy. Brak odpowiedzialności operatora może skutkować pominięciem powtarzanych etapów badania, co obniży wiarygodność wyników. Dlatego przedsiębiorstwa powinny wzmocnić edukację operatorów w zakresie odpowiedzialności, aby zapewnić rygorystyczność i dokładność badań.

6.3 Wpływ dokładności sprzętu
Dokładność przyrządu do pomiaru twardości jest kluczowym czynnikiem wpływającym na dokładność wyników pomiaru twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych.
Dokładność instrumentu: Dokładność instrumentu do pomiaru twardości bezpośrednio wpływa na dokładność wyników pomiaru. Na przykład, błąd pomiaru twardościomierza Brinella mieści się zazwyczaj w granicach ±2%, błąd pomiaru twardościomierza Rockwella mieści się zazwyczaj w granicach ±1 HRC, a błąd pomiaru twardościomierza Vickersa mieści się zazwyczaj w granicach ±1 HV. Jeśli dokładność instrumentu nie spełnia wymagań, nie można zagwarantować dokładności wyników pomiaru. Dlatego wybierając instrument do pomiaru twardości, należy wybrać instrument o wysokiej dokładności i dobrej stabilności, a także regularnie przeprowadzać kalibrację i konserwację, aby zapewnić, że dokładność instrumentu spełnia wymagania pomiarowe.
Kalibracja przyrządu: Kalibracja przyrządu do pomiaru twardości stanowi podstawę zapewnienia dokładności wyników badań. Kalibracja przyrządu powinna być przeprowadzana przez wykwalifikowaną agencję kalibracyjną lub profesjonalny personel i obsługiwana zgodnie z odpowiednimi normami i specyfikacjami. Zakres kalibracji obejmuje dokładność obciążenia przyrządu, rozmiar i kształt wgłębnika, dokładność urządzenia pomiarowego itp. Cykl kalibracji jest zazwyczaj określany na podstawie częstotliwości użytkowania i stabilności przyrządu, zazwyczaj od 6 miesięcy do 1 roku. Kwalifikowane, skalibrowane przyrządy powinny być dołączone do certyfikatu kalibracji, a data kalibracji i okres ważności powinny być oznaczone na przyrządzie. Jeśli przyrząd nie zostanie skalibrowany lub kalibracja się nie powiedzie, dokładność wyników badań nie może być zagwarantowana. Na przykład, nieskalibrowany twardościomierz może spowodować wzrost błędu pomiaru o około ±2 HRC lub ±5 HV.
Konserwacja instrumentów: Konserwacja instrumentów do pomiaru twardości jest również kluczowym elementem zapewniającym dokładność wyników pomiarów. Podczas użytkowania instrumentu dokładność może ulec zmianie z powodu zużycia mechanicznego, starzenia się podzespołów elektronicznych itp. Dlatego przedsiębiorstwa powinny wdrożyć kompleksowy system konserwacji instrumentów oraz regularnie je konserwować i serwisować. Na przykład, należy regularnie czyścić soczewkę optyczną instrumentu, sprawdzać stopień zużycia wgłębnika, kalibrować czujnik obciążenia itp. Dzięki regularnej konserwacji problemy z instrumentem mogą zostać wykryte i rozwiązane w odpowiednim czasie, co zapewni jego dokładność i stabilność.

7. Określanie i stosowanie wyników badań twardości

7.1 Standard oznaczania wyników
Oznaczenia wyników badań twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych przeprowadzane są ściśle według odpowiednich norm, aby zapewnić, że jakość produktu spełnia wymagania.
Określenie norm krajowych: Zgodnie z normami krajowymi, takimi jak GB/T 1243-2006 „Łańcuchy rolkowe, łańcuchy rolkowe tulejowe i łańcuchy zębate”, precyzyjne łańcuchy rolkowe wykonane z różnych materiałów i poddane różnym procesom obróbki cieplnej mają jasno określone wymagania dotyczące zakresu twardości. Na przykład, w przypadku precyzyjnych łańcuchów rolkowych wykonanych ze stali 45, twardość sworzni i tulei powinna wynosić 229–285 HBW; twardość powierzchni łańcucha po nawęglaniu musi wynosić 58–62 HRC, a głębokość warstwy nawęglonej 0,8–1,2 mm. Jeżeli wyniki badań wykraczają poza ten zakres, np. twardość sworznia jest niższa niż 229 HBW lub wyższa niż 285 HBW, łańcuch zostanie uznany za niekwalifikowany.
Ocena według międzynarodowych norm: Zgodnie z normą ISO 606 i innymi normami międzynarodowymi, zakres twardości precyzyjnych łańcuchów rolkowych wykonanych ze stali stopowej wynosi zazwyczaj 241–321 HBW, twardość powierzchniowa łańcucha po azotowaniu musi wynosić 600–800 HV, a głębokość warstwy azotowanej musi wynosić 0,3–0,6 mm. Normy międzynarodowe są bardziej rygorystyczne w ocenie wyników. Jeśli wyniki badań nie spełniają wymagań, łańcuch nie tylko zostanie uznany za niespełniający wymagań, ale ta sama partia produktów będzie musiała zostać podwojona w celu pobrania próbek. Jeśli nadal występują produkty niespełniające wymagań, partia musi zostać poddana ponownej obróbce.
Wymagania dotyczące powtarzalności i odtwarzalności: Aby zapewnić wiarygodność wyników badań, każdy punkt pomiarowy należy testować wielokrotnie, zazwyczaj 3–5 razy, a wartość średnia jest przyjmowana jako wynik końcowy. Różnica w wynikach badań tej samej próbki przez różnych operatorów powinna mieścić się w określonym zakresie, np. różnica w wynikach badań twardości metodą Rockwella zazwyczaj nie przekracza ±1 HRC, różnica w wynikach badań twardości metodą Brinella zazwyczaj nie przekracza ±2%, a różnica w wynikach badań twardości metodą Vickersa zazwyczaj nie przekracza ±1 HV.

7.2 Zastosowanie wyników i kontrola jakości
Wyniki badań twardości stanowią nie tylko podstawę do określenia, czy produkt spełnia wymagania, ale również są ważnym punktem odniesienia w zakresie kontroli jakości i doskonalenia procesów.
Kontrola jakości: Dzięki badaniom twardości można na czas wykryć problemy w procesie produkcji, takie jak wady materiałowe i niewłaściwa obróbka cieplna. Na przykład, jeśli badanie wykaże, że twardość łańcucha jest niższa niż wymagana norma, może to oznaczać, że temperatura obróbki cieplnej jest niewystarczająca lub czas obróbki cieplnej jest niewystarczający; jeśli twardość jest wyższa niż wymagana norma, może to oznaczać, że hartowanie w obróbce cieplnej jest zbyt intensywne. Na podstawie wyników badań firma może na czas dostosować proces produkcji, aby zapewnić stabilność i powtarzalność jakości produktu.
Doskonalenie procesu: Wyniki badań twardości pomagają zoptymalizować proces produkcji precyzyjnych łańcuchów rolkowych. Przykładowo, analizując zmiany twardości łańcucha pod wpływem różnych procesów obróbki cieplnej, firma może określić optymalne parametry obróbki cieplnej i poprawić odporność łańcucha na zużycie i zmęczenie. Jednocześnie badania twardości mogą stanowić podstawę doboru surowców, aby zapewnić, że ich twardość spełnia wymagania projektowe, a tym samym poprawić ogólną jakość produktu.
Akceptacja i dostawa produktu: Zanim produkt opuści fabrykę, wyniki testu twardości stanowią ważną podstawę akceptacji przez klienta. Raport z testu twardości zgodny z wymaganiami normy może zwiększyć zaufanie klientów do produktu oraz promować jego sprzedaż i marketing. Produkty niespełniające norm muszą zostać ponownie przetworzone przez firmę, aż do uzyskania pozytywnego wyniku testu twardości, zanim będą mogły zostać dostarczone do klientów, co przyczynia się do poprawy reputacji firmy na rynku i zwiększenia zadowolenia klientów.
Śledzenie jakości i ciągłe doskonalenie: Rejestrowanie i analiza wyników badań twardości może zapewnić dane wspierające śledzenie jakości. W przypadku wystąpienia problemów z jakością, firmy mogą śledzić wyniki badań, aby znaleźć ich przyczynę i podjąć ukierunkowane działania naprawcze. Jednocześnie, dzięki długoterminowemu gromadzeniu i analizie danych z badań, firmy mogą identyfikować potencjalne problemy z jakością i kierunki doskonalenia procesów, a także osiągać ciągłe doskonalenie i poprawę jakości.