Tổng quan về thử nghiệm độ cứng của xích con lăn chính xác

1. Tổng quan về thử nghiệm độ cứng của xích con lăn chính xác

1.1 Đặc điểm cơ bản của xích con lăn chính xác
Xích con lăn chính xác là một loại xích được sử dụng rộng rãi trong truyền động cơ khí. Các đặc điểm cơ bản của nó như sau:
Cấu tạo: Xích con lăn chính xác bao gồm tấm xích trong, tấm xích ngoài, trục chốt, ống lót và con lăn. Tấm xích trong và tấm xích ngoài được nối với nhau bằng trục chốt, ống lót được lồng vào trục chốt, và con lăn được lắp đặt bên ngoài ống lót. Cấu trúc này cho phép xích chịu được lực kéo và lực va đập lớn trong quá trình truyền động.
Lựa chọn vật liệu: Xích con lăn chính xác thường được làm từ thép carbon chất lượng cao hoặc thép hợp kim, chẳng hạn như thép 45, 20CrMnTi, v.v. Các vật liệu này có độ bền cao, độ dẻo dai cao và khả năng chống mài mòn tốt, đáp ứng được yêu cầu sử dụng của xích trong điều kiện làm việc phức tạp.
Độ chính xác kích thước: Yêu cầu về độ chính xác kích thước của xích con lăn chính xác rất cao, và dung sai kích thước của bước xích, độ dày tấm xích, đường kính trục chốt, v.v. thường được kiểm soát trong phạm vi ±0,05mm. Kích thước có độ chính xác cao có thể đảm bảo độ chính xác ăn khớp của xích và đĩa xích, đồng thời giảm thiểu sai số truyền động và tiếng ồn.
Xử lý bề mặt: Để cải thiện khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn của xích, xích con lăn chính xác thường được xử lý bề mặt bằng các phương pháp như thấm cacbon, thấm nitơ, mạ kẽm, v.v. Thấm cacbon có thể làm cho độ cứng bề mặt của xích đạt 58-62HRC, thấm nitơ có thể làm cho độ cứng bề mặt đạt 600-800HV, và mạ kẽm có thể ngăn ngừa hiệu quả sự gỉ sét của xích.
1.2 Tầm quan trọng của việc kiểm tra độ cứng
Kiểm tra độ cứng có ý nghĩa rất quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng của các loại xích con lăn chính xác:
Đảm bảo độ bền của xích: Độ cứng là một trong những chỉ số quan trọng để đo độ bền vật liệu. Thông qua kiểm tra độ cứng, có thể đảm bảo độ cứng vật liệu của xích con lăn chính xác đáp ứng các yêu cầu thiết kế, từ đó đảm bảo xích có thể chịu được lực căng và va đập cần thiết trong quá trình sử dụng, tránh tình trạng xích bị đứt hoặc hư hỏng do độ bền vật liệu không đủ.
Đánh giá tính chất vật liệu: Thử nghiệm độ cứng có thể phản ánh sự thay đổi về cấu trúc vi mô và hiệu suất của vật liệu. Ví dụ, độ cứng bề mặt của xích sau khi xử lý thấm cacbon cao hơn, trong khi độ cứng lõi lại tương đối thấp. Thông qua thử nghiệm độ cứng, có thể đánh giá độ sâu và độ đồng đều của lớp thấm cacbon, từ đó xác định xem quá trình xử lý nhiệt của vật liệu có hợp lý hay không.
Kiểm soát chất lượng sản xuất: Trong quá trình sản xuất xích con lăn chính xác, kiểm tra độ cứng là một phương pháp kiểm soát chất lượng hiệu quả. Bằng cách kiểm tra độ cứng của nguyên liệu thô, bán thành phẩm và thành phẩm, các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như khuyết tật vật liệu, xử lý nhiệt không đúng cách, v.v., có thể được phát hiện kịp thời, để có thể thực hiện các biện pháp tương ứng nhằm cải thiện và đảm bảo tính ổn định và nhất quán của chất lượng sản phẩm.
Kéo dài tuổi thọ: Kiểm tra độ cứng giúp tối ưu hóa vật liệu và quy trình sản xuất xích con lăn chính xác, từ đó cải thiện khả năng chống mài mòn và chống mỏi của xích. Bề mặt xích có độ cứng cao có thể chống mài mòn tốt hơn, giảm tổn thất ma sát giữa xích và đĩa xích, kéo dài tuổi thọ của xích và giảm chi phí bảo trì thiết bị.
Đáp ứng tiêu chuẩn ngành: Trong ngành sản xuất máy móc, độ cứng của xích con lăn chính xác thường cần phải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế có liên quan. Ví dụ, tiêu chuẩn GB/T 1243-2006 “Xích con lăn, xích con lăn có bạc lót và xích răng cưa” quy định phạm vi độ cứng của xích con lăn chính xác. Thông qua kiểm tra độ cứng, có thể đảm bảo sản phẩm đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn và nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

2. Tiêu chuẩn kiểm tra độ cứng

2.1 Tiêu chuẩn kiểm tra trong nước
Nước tôi đã ban hành một loạt tiêu chuẩn rõ ràng và nghiêm ngặt cho việc kiểm tra độ cứng của xích con lăn chính xác nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm đáp ứng yêu cầu.
Tiêu chuẩn cơ sở: Chủ yếu dựa trên tiêu chuẩn GB/T 1243-2006 “Xích con lăn, xích con lăn có bạc lót và xích răng” và các tiêu chuẩn quốc gia liên quan khác. Các tiêu chuẩn này quy định phạm vi độ cứng của xích con lăn chính xác. Ví dụ, đối với xích con lăn chính xác làm bằng thép 45, độ cứng của các chốt và bạc lót nói chung phải được kiểm soát ở mức 229-285HBW; đối với xích thấm cacbon, độ cứng bề mặt phải đạt 58-62HRC, và độ sâu của lớp thấm cacbon cũng được yêu cầu rõ ràng, thường là 0,8-1,2mm.
Phương pháp thử nghiệm: Các tiêu chuẩn trong nước khuyến nghị sử dụng máy đo độ cứng Brinell hoặc máy đo độ cứng Rockwell để kiểm tra. Máy đo độ cứng Brinell thích hợp để kiểm tra nguyên liệu thô và bán thành phẩm có độ cứng thấp, chẳng hạn như các tấm xích chưa qua xử lý nhiệt. Giá trị độ cứng được tính bằng cách tác dụng một tải trọng nhất định lên bề mặt vật liệu và đo đường kính vết lõm; máy đo độ cứng Rockwell thường được sử dụng để kiểm tra các loại xích thành phẩm đã qua xử lý nhiệt, chẳng hạn như các chốt và ống lót được thấm cacbon. Nó có tốc độ phát hiện nhanh, thao tác đơn giản và có thể đọc trực tiếp giá trị độ cứng.
Lấy mẫu và kiểm tra các bộ phận: Theo yêu cầu tiêu chuẩn, một số lượng mẫu nhất định phải được chọn ngẫu nhiên để kiểm tra từ mỗi lô xích con lăn chính xác. Đối với mỗi xích, độ cứng của các bộ phận khác nhau như tấm xích trong, tấm xích ngoài, chốt, ống lót và con lăn phải được kiểm tra riêng biệt. Ví dụ, đối với chốt, cần lấy một điểm kiểm tra ở giữa và ở cả hai đầu để đảm bảo tính toàn diện và chính xác của kết quả kiểm tra.
Xác định kết quả: Kết quả thử nghiệm phải được xác định nghiêm ngặt theo phạm vi độ cứng được quy định trong tiêu chuẩn. Nếu giá trị độ cứng của chi tiết thử nghiệm vượt quá phạm vi quy định trong tiêu chuẩn, ví dụ như độ cứng của chốt thấp hơn 229HBW hoặc cao hơn 285HBW, thì xích được đánh giá là sản phẩm không đạt tiêu chuẩn và cần phải được xử lý nhiệt lại hoặc các biện pháp xử lý tương ứng khác cho đến khi giá trị độ cứng đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn.

2.2 Tiêu chuẩn thử nghiệm quốc tế
Trên thế giới cũng có các hệ thống tiêu chuẩn tương ứng để kiểm tra độ cứng của xích con lăn chính xác, và các tiêu chuẩn này có tầm ảnh hưởng và được công nhận rộng rãi trên thị trường quốc tế.
Tiêu chuẩn ISO: ISO 606 “Xích và bánh răng – Xích con lăn và xích con lăn có bạc lót – Kích thước, dung sai và đặc tính cơ bản” là một trong những tiêu chuẩn xích con lăn chính xác được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tiêu chuẩn này cũng đưa ra các quy định chi tiết về việc kiểm tra độ cứng của xích con lăn chính xác. Ví dụ, đối với xích con lăn chính xác làm bằng thép hợp kim, phạm vi độ cứng thường là 241-321HBW; đối với xích đã được xử lý nitơ hóa, độ cứng bề mặt phải đạt 600-800HV, và độ sâu của lớp nitơ hóa yêu cầu là 0,3-0,6mm.
Phương pháp thử nghiệm: Các tiêu chuẩn quốc tế cũng khuyến nghị sử dụng máy đo độ cứng Brinell, máy đo độ cứng Rockwell và máy đo độ cứng Vickers để thử nghiệm. Máy đo độ cứng Vickers thích hợp để kiểm tra các chi tiết có độ cứng bề mặt cao hơn của xích con lăn chính xác, chẳng hạn như bề mặt con lăn sau khi xử lý nitriding, do vết lõm nhỏ. Nó có thể đo giá trị độ cứng chính xác hơn, đặc biệt khi kiểm tra các chi tiết có kích thước nhỏ và thành mỏng.
Lấy mẫu và vị trí thử nghiệm: Số lượng mẫu và vị trí thử nghiệm theo yêu cầu của các tiêu chuẩn quốc tế tương tự như các tiêu chuẩn trong nước, nhưng việc lựa chọn vị trí thử nghiệm chi tiết hơn. Ví dụ, khi kiểm tra độ cứng của con lăn, cần lấy mẫu và thử nghiệm trên chu vi ngoài và mặt cuối của con lăn để đánh giá toàn diện độ đồng đều về độ cứng của con lăn. Ngoài ra, cần phải kiểm tra độ cứng đối với các bộ phận nối của xích, chẳng hạn như các tấm nối xích và chốt nối, để đảm bảo độ bền và độ tin cậy của toàn bộ xích.
Đánh giá kết quả: Các tiêu chuẩn quốc tế khắt khe hơn trong việc đánh giá kết quả kiểm tra độ cứng. Nếu kết quả kiểm tra không đạt yêu cầu tiêu chuẩn, không chỉ xích sẽ bị đánh giá là không đạt tiêu chuẩn, mà các xích khác trong cùng lô sản phẩm cũng cần phải lấy mẫu lại. Nếu sau khi lấy mẫu lại vẫn còn sản phẩm không đạt tiêu chuẩn, lô sản phẩm phải được xử lý lại cho đến khi độ cứng của tất cả các xích đều đạt yêu cầu tiêu chuẩn. Cơ chế đánh giá nghiêm ngặt này đảm bảo hiệu quả mức chất lượng và độ tin cậy của xích con lăn chính xác trên thị trường quốc tế.

3. Phương pháp kiểm tra độ cứng

3.1 Phương pháp thử độ cứng Rockwell
Phương pháp thử độ cứng Rockwell là một trong những phương pháp thử độ cứng được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, đặc biệt thích hợp để kiểm tra độ cứng của các vật liệu kim loại như xích con lăn chính xác.
Nguyên lý: Phương pháp này xác định giá trị độ cứng bằng cách đo độ sâu của đầu đo (hình nón kim cương hoặc bi cacbua) ấn vào bề mặt vật liệu dưới một tải trọng nhất định. Phương pháp này có đặc điểm là thao tác đơn giản và nhanh chóng, có thể đọc trực tiếp giá trị độ cứng mà không cần các phép tính phức tạp và dụng cụ đo lường chuyên dụng.
Phạm vi ứng dụng: Đối với việc kiểm tra độ chính xác của xích con lăn, phương pháp thử độ cứng Rockwell chủ yếu được sử dụng để đo độ cứng của các xích thành phẩm sau khi xử lý nhiệt, chẳng hạn như các chốt và ống lót. Điều này là do các bộ phận này có độ cứng cao hơn sau khi xử lý nhiệt và có kích thước tương đối lớn, phù hợp để kiểm tra bằng máy đo độ cứng Rockwell.
Độ chính xác phát hiện: Phương pháp đo độ cứng Rockwell có độ chính xác cao và có thể phản ánh chính xác sự thay đổi độ cứng của vật liệu. Sai số đo thường nằm trong khoảng ±1HRC, đáp ứng được yêu cầu kiểm tra độ cứng chính xác của xích con lăn.
Ứng dụng thực tiễn: Trong thực tế, máy đo độ cứng Rockwell thường sử dụng thang đo HRC, phù hợp để kiểm tra các vật liệu có độ cứng trong khoảng 20-70HRC. Ví dụ, đối với chốt của xích con lăn chính xác đã được thấm cacbon, độ cứng bề mặt của nó thường nằm trong khoảng 58-62HRC. Máy đo độ cứng Rockwell có thể đo nhanh chóng và chính xác giá trị độ cứng của nó, cung cấp cơ sở đáng tin cậy cho việc kiểm soát chất lượng.

3.2 Phương pháp thử độ cứng Brinell
Phương pháp thử độ cứng Brinell là một phương pháp thử độ cứng kinh điển, được sử dụng rộng rãi trong việc đo độ cứng của nhiều loại vật liệu kim loại khác nhau, bao gồm cả nguyên liệu thô và bán thành phẩm của xích con lăn chính xác.
Nguyên lý: Phương pháp này dùng một viên bi thép cứng hoặc bi cacbua có đường kính nhất định ấn vào bề mặt vật liệu dưới tác dụng của một tải trọng xác định và giữ trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó loại bỏ tải trọng, đo đường kính vết lõm và xác định giá trị độ cứng bằng cách tính toán áp suất trung bình trên diện tích bề mặt hình cầu của vết lõm.
Phạm vi ứng dụng: Phương pháp thử độ cứng Brinell thích hợp để kiểm tra các vật liệu kim loại có độ cứng thấp hơn, chẳng hạn như nguyên liệu thô của xích con lăn chính xác (như thép 45) và các sản phẩm bán thành phẩm chưa qua xử lý nhiệt. Đặc điểm của phương pháp này là vết lõm lớn, có thể phản ánh đặc tính độ cứng vĩ mô của vật liệu và thích hợp để đo các vật liệu trong phạm vi độ cứng trung bình.
Độ chính xác khi đo: Độ chính xác của phương pháp đo độ cứng Brinell tương đối cao, sai số đo thường nằm trong khoảng ±2%. Độ chính xác của đường kính vết lõm ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của giá trị độ cứng, do đó, trong thực tế cần sử dụng các dụng cụ đo có độ chính xác cao như kính hiển vi đọc.
Ứng dụng thực tiễn: Trong quá trình sản xuất xích con lăn chính xác, phương pháp kiểm tra độ cứng Brinell thường được sử dụng để kiểm tra độ cứng của nguyên vật liệu nhằm đảm bảo chúng đáp ứng các yêu cầu thiết kế. Ví dụ, đối với xích con lăn chính xác làm bằng thép 45, độ cứng của nguyên vật liệu nói chung cần được kiểm soát trong khoảng 170-230 HBW. Thông qua phép thử độ cứng Brinell, giá trị độ cứng của nguyên vật liệu có thể được đo chính xác, và độ cứng không đạt yêu cầu của vật liệu có thể được phát hiện kịp thời, từ đó ngăn chặn vật liệu không đạt yêu cầu xâm nhập vào các khâu sản xuất tiếp theo.

3.3 Phương pháp thử độ cứng Vickers
Phương pháp thử độ cứng Vickers là phương pháp thích hợp để đo độ cứng của các chi tiết có kích thước nhỏ và thành mỏng, và có những ưu điểm độc đáo trong việc kiểm tra độ cứng của các chuỗi con lăn chính xác.
Nguyên lý: Phương pháp này dùng một khối tứ diện kim cương có góc đỉnh 136° ấn vào bề mặt vật liệu cần kiểm tra dưới một tải trọng nhất định, giữ tải trọng trong một khoảng thời gian xác định, sau đó loại bỏ tải trọng, đo chiều dài đường chéo của vết lõm và xác định giá trị độ cứng bằng cách tính toán áp suất trung bình trên diện tích bề mặt hình nón của vết lõm.
Phạm vi ứng dụng: Phương pháp thử độ cứng Vickers thích hợp để đo độ cứng của các vật liệu có phạm vi rộng, đặc biệt là để phát hiện các chi tiết có độ cứng bề mặt cao của xích con lăn chính xác, chẳng hạn như bề mặt con lăn sau khi xử lý nitriding. Vết lõm nhỏ, và nó có thể đo chính xác độ cứng của các chi tiết có kích thước nhỏ và thành mỏng, thích hợp cho việc phát hiện các chi tiết có yêu cầu cao về độ đồng nhất độ cứng bề mặt.
Độ chính xác khi đo: Phương pháp đo độ cứng Vickers có độ chính xác cao, sai số đo thường nằm trong khoảng ±1HV. Độ chính xác của phép đo chiều dài đường chéo vết lõm rất quan trọng đối với độ chính xác của giá trị độ cứng, do đó cần sử dụng kính hiển vi đo có độ chính xác cao để thực hiện phép đo.
Ứng dụng thực tiễn: Trong thử nghiệm độ cứng của xích con lăn chính xác, phương pháp thử độ cứng Vickers thường được sử dụng để xác định độ cứng bề mặt của con lăn. Ví dụ, đối với các con lăn đã được xử lý nitơ hóa, độ cứng bề mặt phải đạt 600-800HV. Thông qua thử nghiệm độ cứng Vickers, các giá trị độ cứng tại các vị trí khác nhau trên bề mặt con lăn có thể được đo chính xác, và độ sâu cũng như độ đồng đều của lớp nitơ hóa có thể được đánh giá, từ đó đảm bảo độ cứng bề mặt của con lăn đáp ứng các yêu cầu thiết kế và cải thiện khả năng chống mài mòn cũng như tuổi thọ của xích.

4. Dụng cụ kiểm tra độ cứng

4.1 Loại và nguyên lý của thiết bị đo
Máy đo độ cứng là công cụ quan trọng để đảm bảo độ chính xác của phép đo độ cứng đối với xích con lăn chính xác. Các máy đo độ cứng thông dụng chủ yếu gồm các loại sau:
Máy đo độ cứng Brinell: Nguyên lý hoạt động là dùng một viên bi thép cứng hoặc bi cacbua có đường kính nhất định ấn vào bề mặt vật liệu dưới một tải trọng xác định, giữ trong một khoảng thời gian nhất định rồi bỏ tải, sau đó tính toán giá trị độ cứng bằng cách đo đường kính vết lõm. Máy đo độ cứng Brinell thích hợp để kiểm tra các vật liệu kim loại có độ cứng thấp, chẳng hạn như nguyên liệu thô của xích con lăn chính xác và các sản phẩm bán thành phẩm chưa qua xử lý nhiệt. Đặc điểm của nó là vết lõm lớn, có thể phản ánh đặc tính độ cứng vĩ mô của vật liệu. Nó thích hợp để đo các vật liệu có độ cứng trung bình, và sai số đo thường nằm trong khoảng ±2%.
Máy đo độ cứng Rockwell: Thiết bị này xác định giá trị độ cứng bằng cách đo độ sâu của đầu đo (hình nón kim cương hoặc bi cacbua) ấn vào bề mặt vật liệu dưới một tải trọng nhất định. Máy đo độ cứng Rockwell dễ sử dụng, nhanh chóng và có thể đọc trực tiếp giá trị độ cứng mà không cần các phép tính phức tạp và dụng cụ đo lường. Nó chủ yếu được sử dụng để đo độ cứng của các loại xích thành phẩm sau khi xử lý nhiệt, chẳng hạn như chốt và ống lót. Sai số đo thường nằm trong khoảng ±1HRC, đáp ứng được yêu cầu kiểm tra độ cứng xích con lăn chính xác.
Máy đo độ cứng Vickers: Nguyên lý hoạt động của máy đo độ cứng Vickers là dùng một đầu kim cương hình chóp tứ giác có góc đỉnh 136° ấn vào bề mặt vật liệu cần kiểm tra dưới một tải trọng nhất định, giữ trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó bỏ tải, đo chiều dài đường chéo của vết lõm và xác định giá trị độ cứng bằng cách tính toán áp suất trung bình mà diện tích bề mặt hình nón của vết lõm chịu được. Máy đo độ cứng Vickers thích hợp để đo các vật liệu có phạm vi độ cứng rộng, đặc biệt là để kiểm tra các bộ phận có độ cứng bề mặt cao hơn của xích con lăn chính xác, chẳng hạn như bề mặt con lăn sau khi xử lý nitriding. Vết lõm nhỏ, và nó có thể đo chính xác độ cứng của các bộ phận có kích thước nhỏ và thành mỏng, và sai số đo thường nằm trong khoảng ±1HV.

4.2 Lựa chọn và hiệu chuẩn thiết bị
Việc lựa chọn dụng cụ đo độ cứng phù hợp và hiệu chuẩn chính xác là điều kiện tiên quyết để đảm bảo độ tin cậy của kết quả thử nghiệm:
Lựa chọn thiết bị: Chọn thiết bị đo độ cứng phù hợp theo yêu cầu kiểm tra của xích con lăn chính xác. Đối với nguyên liệu thô và bán thành phẩm chưa qua xử lý nhiệt, nên chọn máy đo độ cứng Brinell; đối với xích thành phẩm đã qua xử lý nhiệt, chẳng hạn như chốt và ống lót, nên chọn máy đo độ cứng Rockwell; đối với các bộ phận có độ cứng bề mặt cao hơn, chẳng hạn như bề mặt con lăn sau khi xử lý nitriding, nên chọn máy đo độ cứng Vickers. Ngoài ra, các yếu tố như độ chính xác, phạm vi đo và độ dễ sử dụng của thiết bị cũng cần được xem xét để đáp ứng yêu cầu của các khâu kiểm tra khác nhau.
Hiệu chuẩn dụng cụ: Dụng cụ đo độ cứng phải được hiệu chuẩn trước khi sử dụng để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo. Việc hiệu chuẩn phải được thực hiện bởi cơ quan hiệu chuẩn đủ điều kiện hoặc nhân viên chuyên nghiệp theo các tiêu chuẩn và quy cách liên quan. Nội dung hiệu chuẩn bao gồm độ chính xác tải trọng của dụng cụ, kích thước và hình dạng của đầu đo, độ chính xác của thiết bị đo, v.v. Chu kỳ hiệu chuẩn thường được xác định theo tần suất sử dụng và độ ổn định của dụng cụ, thường là từ 6 tháng đến 1 năm. Các dụng cụ được hiệu chuẩn đạt tiêu chuẩn phải kèm theo giấy chứng nhận hiệu chuẩn, và ngày hiệu chuẩn cũng như thời hạn hiệu lực phải được ghi rõ trên dụng cụ để đảm bảo độ tin cậy và khả năng truy xuất nguồn gốc của kết quả thử nghiệm.

5. Quy trình kiểm tra độ cứng

5.1 Chuẩn bị và xử lý mẫu
Việc chuẩn bị mẫu là khâu cơ bản trong thử nghiệm độ cứng xích con lăn chính xác, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và độ tin cậy của kết quả thử nghiệm.
Số lượng mẫu: Theo yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia GB/T 1243-2006 và tiêu chuẩn quốc tế ISO 606, cần chọn ngẫu nhiên một số lượng mẫu nhất định để thử nghiệm từ mỗi lô xích con lăn chính xác. Thông thường, 3-5 xích được chọn từ mỗi lô làm mẫu thử nghiệm để đảm bảo tính đại diện của mẫu.
Vị trí lấy mẫu: Đối với mỗi xích, độ cứng của các bộ phận khác nhau như tấm liên kết trong, tấm liên kết ngoài, trục chốt, ống lót và con lăn sẽ được kiểm tra riêng biệt. Ví dụ, đối với trục chốt, sẽ lấy một điểm kiểm tra ở giữa và ở cả hai đầu; đối với con lăn, chu vi ngoài và mặt cuối của con lăn sẽ được lấy mẫu và kiểm tra riêng biệt để đánh giá toàn diện độ đồng nhất về độ cứng của từng bộ phận.
Xử lý mẫu: Trong quá trình lấy mẫu, bề mặt mẫu phải sạch và phẳng, không dính dầu, rỉ sét hoặc các tạp chất khác. Đối với các mẫu có lớp oxit hoặc lớp phủ trên bề mặt, cần tiến hành làm sạch hoặc loại bỏ lớp phủ thích hợp trước. Ví dụ, đối với xích mạ kẽm, lớp mạ kẽm trên bề mặt phải được loại bỏ trước khi kiểm tra độ cứng.

5.2 Các bước vận hành thử nghiệm
Các bước thao tác thử nghiệm là cốt lõi của quy trình kiểm tra độ cứng và cần được thực hiện nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn và quy cách để đảm bảo độ chính xác của kết quả thử nghiệm.
Lựa chọn và hiệu chuẩn thiết bị: Chọn thiết bị đo độ cứng phù hợp theo phạm vi độ cứng và đặc tính vật liệu của đối tượng cần kiểm tra. Ví dụ, đối với các chốt và ống lót được tôi cacbon, nên chọn máy đo độ cứng Rockwell; đối với nguyên liệu thô và bán thành phẩm chưa qua xử lý nhiệt, nên chọn máy đo độ cứng Brinell; đối với các con lăn có độ cứng bề mặt cao hơn, nên chọn máy đo độ cứng Vickers. Trước khi thử nghiệm, thiết bị đo độ cứng phải được hiệu chuẩn để đảm bảo độ chính xác tải trọng, kích thước và hình dạng đầu đo, và độ chính xác của thiết bị đo đáp ứng các yêu cầu. Các thiết bị đã được hiệu chuẩn đạt tiêu chuẩn phải kèm theo giấy chứng nhận hiệu chuẩn, và ngày hiệu chuẩn cũng như thời hạn hiệu lực phải được ghi rõ trên thiết bị.
Quy trình thử nghiệm: Đặt mẫu lên bàn làm việc của máy đo độ cứng sao cho bề mặt mẫu vuông góc với đầu đo. Theo quy trình vận hành của phương pháp thử độ cứng đã chọn, tác dụng lực và giữ trong thời gian quy định, sau đó loại bỏ lực và đo kích thước hoặc độ sâu vết lõm. Ví dụ, trong thử nghiệm độ cứng Rockwell, một đầu đo hình nón kim cương hoặc bi cacbua được ấn vào bề mặt vật liệu cần thử với một lực nhất định (ví dụ: 150kgf), và lực được loại bỏ sau 10-15 giây, và giá trị độ cứng được đọc trực tiếp; trong thử nghiệm độ cứng Brinell, một quả cầu thép tôi cứng hoặc bi cacbua có đường kính nhất định được ấn vào bề mặt vật liệu cần thử dưới một lực quy định (ví dụ: 3000kgf), và lực được loại bỏ sau 10-15 giây. Đường kính vết lõm được đo bằng kính hiển vi đọc và giá trị độ cứng được tính toán.
Kiểm tra lặp lại: Để đảm bảo độ tin cậy của kết quả kiểm tra, mỗi điểm kiểm tra cần được kiểm tra lặp lại nhiều lần, và giá trị trung bình được lấy làm kết quả kiểm tra cuối cùng. Trong điều kiện bình thường, mỗi điểm kiểm tra nên được kiểm tra lặp lại từ 3-5 lần để giảm thiểu sai số đo.

5.3 Ghi chép và phân tích dữ liệu
Việc ghi chép và phân tích dữ liệu là khâu cuối cùng trong quy trình kiểm tra độ cứng. Bằng cách sắp xếp và phân tích dữ liệu thử nghiệm, có thể rút ra những kết luận khoa học và hợp lý, tạo cơ sở cho việc kiểm soát chất lượng sản phẩm.
Ghi chép dữ liệu: Tất cả dữ liệu thu được trong quá trình thử nghiệm phải được ghi chép chi tiết trong báo cáo thử nghiệm, bao gồm số mẫu, vị trí thử nghiệm, phương pháp thử nghiệm, giá trị độ cứng, ngày thử nghiệm, người thực hiện thử nghiệm và các thông tin khác. Hồ sơ dữ liệu phải rõ ràng, chính xác và đầy đủ để thuận tiện cho việc tham khảo và phân tích sau này.
Phân tích dữ liệu: Phân tích thống kê dữ liệu thử nghiệm, tính toán các thông số thống kê như giá trị độ cứng trung bình và độ lệch chuẩn của từng điểm thử nghiệm, và đánh giá tính đồng nhất và nhất quán của độ cứng. Ví dụ, nếu độ cứng trung bình của chốt trong một lô xích con lăn chính xác là 250HBW và độ lệch chuẩn là 5HBW, điều đó có nghĩa là độ cứng của lô xích tương đối đồng đều và công tác kiểm soát chất lượng tốt; nếu độ lệch chuẩn lớn, có thể có sự biến động về chất lượng trong quá trình sản xuất, và cần phải điều tra thêm nguyên nhân và các biện pháp cải thiện.
Xác định kết quả: So sánh kết quả thử nghiệm với phạm vi độ cứng được quy định trong các tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế để xác định xem mẫu có đạt tiêu chuẩn hay không. Nếu giá trị độ cứng tại vị trí thử nghiệm vượt quá phạm vi quy định trong tiêu chuẩn, ví dụ như độ cứng của chốt thấp hơn 229HBW hoặc cao hơn 285HBW, thì xích được đánh giá là sản phẩm không đạt tiêu chuẩn và cần được xử lý nhiệt lại hoặc các biện pháp xử lý tương ứng khác cho đến khi giá trị độ cứng đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn. Đối với các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn, cần ghi lại chi tiết các điều kiện không đạt tiêu chuẩn và phân tích nguyên nhân để có biện pháp cải tiến mục tiêu nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.

6. Các yếu tố ảnh hưởng đến thử nghiệm độ cứng

6.1 Tác động của môi trường thử nghiệm

Môi trường thử nghiệm có ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác của kết quả thử độ cứng của xích con lăn chính xác.

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của máy đo độ cứng và hiệu suất độ cứng của vật liệu. Ví dụ, khi nhiệt độ môi trường quá cao hoặc quá thấp, các bộ phận cơ khí và linh kiện điện tử của máy đo độ cứng có thể giãn nở và co lại do nhiệt, dẫn đến sai số đo. Nói chung, phạm vi nhiệt độ hoạt động tối ưu của máy đo độ cứng Brinell, máy đo độ cứng Rockwell và máy đo độ cứng Vickers là 10℃-35℃. Khi vượt quá phạm vi nhiệt độ này, sai số đo của máy đo độ cứng có thể tăng khoảng ±1HRC hoặc ±2HV. Đồng thời, ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ cứng của vật liệu không thể bỏ qua. Ví dụ, đối với vật liệu của xích con lăn chính xác, chẳng hạn như thép 45#, độ cứng của nó có thể tăng nhẹ trong môi trường nhiệt độ thấp, trong khi trong môi trường nhiệt độ cao, độ cứng sẽ giảm. Do đó, khi tiến hành kiểm tra độ cứng, nên thực hiện trong môi trường nhiệt độ không đổi càng nhiều càng tốt, và nhiệt độ môi trường tại thời điểm đó cần được ghi lại để hiệu chỉnh kết quả kiểm tra.
Ảnh hưởng của độ ẩm: Ảnh hưởng của độ ẩm đến phép đo độ cứng chủ yếu thể hiện ở các linh kiện điện tử của máy đo độ cứng và bề mặt mẫu. Độ ẩm quá cao có thể làm ẩm các linh kiện điện tử của máy đo độ cứng, ảnh hưởng đến độ chính xác và độ ổn định của phép đo. Ví dụ, khi độ ẩm tương đối vượt quá 80%, sai số đo của máy đo độ cứng có thể tăng khoảng ±0,5HRC hoặc ±1HV. Ngoài ra, độ ẩm cũng có thể tạo thành lớp màng nước trên bề mặt mẫu, ảnh hưởng đến sự tiếp xúc giữa đầu đo độ cứng và bề mặt mẫu, dẫn đến sai số đo. Đối với phép thử độ cứng của xích con lăn chính xác, nên thực hiện trong môi trường có độ ẩm tương đối từ 30% đến 70% để đảm bảo độ tin cậy của kết quả thử nghiệm.
Ảnh hưởng của rung động: Rung động trong môi trường thử nghiệm sẽ ảnh hưởng đến phép đo độ cứng. Ví dụ, rung động do hoạt động của thiết bị gia công cơ khí gần đó có thể làm cho đầu đo của máy đo độ cứng bị dịch chuyển nhẹ trong quá trình đo, dẫn đến sai số đo. Rung động cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và độ ổn định của việc tác dụng tải trọng lên máy đo độ cứng, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác của giá trị độ cứng. Nói chung, khi thực hiện phép đo độ cứng trong môi trường có rung động lớn, sai số đo có thể tăng khoảng ±0,5HRC hoặc ±1HV. Do đó, khi thực hiện phép đo độ cứng, bạn nên cố gắng chọn vị trí cách xa nguồn rung động và thực hiện các biện pháp giảm rung động thích hợp, chẳng hạn như lắp đặt tấm giảm rung ở đáy máy đo độ cứng, để giảm tác động của rung động đến kết quả thử nghiệm.

6.2 Ảnh hưởng của người vận hành
Trình độ chuyên môn và thói quen vận hành của người sử dụng có ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác của kết quả kiểm tra độ cứng của xích con lăn chính xác.
Kỹ năng vận hành: Trình độ thành thạo của người vận hành trong việc sử dụng các thiết bị đo độ cứng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của kết quả thử nghiệm. Ví dụ, đối với máy đo độ cứng Brinell, người vận hành cần đo chính xác đường kính vết lõm, và sai số đo có thể gây ra sự sai lệch trong giá trị độ cứng. Nếu người vận hành không quen thuộc với cách sử dụng dụng cụ đo, sai số đo có thể tăng lên khoảng ±2%. Đối với máy đo độ cứng Rockwell và máy đo độ cứng Vickers, người vận hành cần tác dụng tải trọng chính xác và đọc giá trị độ cứng. Thao tác không đúng cách có thể làm tăng sai số đo lên khoảng ±1HRC hoặc ±1HV. Do đó, người vận hành cần được đào tạo chuyên nghiệp và thành thạo các phương pháp vận hành và các biện pháp phòng ngừa khi sử dụng thiết bị đo độ cứng để đảm bảo độ chính xác của kết quả thử nghiệm.
Kinh nghiệm thử nghiệm: Kinh nghiệm thử nghiệm của người vận hành cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả thử độ cứng. Người vận hành có kinh nghiệm có thể đánh giá tốt hơn các vấn đề có thể phát sinh trong quá trình thử nghiệm và đưa ra các biện pháp khắc phục tương ứng. Ví dụ, trong quá trình thử nghiệm, nếu phát hiện giá trị độ cứng bất thường, người vận hành có kinh nghiệm có thể đánh giá xem có vấn đề gì với chính mẫu thử, hay do thao tác thử nghiệm hoặc thiết bị bị lỗi dựa trên kinh nghiệm và kiến ​​thức chuyên môn, và xử lý kịp thời. Người vận hành thiếu kinh nghiệm có thể xử lý kết quả bất thường không đúng cách, dẫn đến phán đoán sai. Do đó, các doanh nghiệp nên tập trung vào việc bồi dưỡng kinh nghiệm thử nghiệm cho người vận hành và nâng cao trình độ thử nghiệm của họ thông qua đào tạo và thực hành thường xuyên.
Trách nhiệm: Trách nhiệm của người vận hành cũng rất quan trọng đối với độ chính xác của kết quả kiểm tra độ cứng. Người vận hành có tinh thần trách nhiệm cao sẽ tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn và quy cách, ghi chép cẩn thận dữ liệu thử nghiệm và phân tích kỹ lưỡng kết quả thử nghiệm. Ví dụ, trong quá trình thử nghiệm, người vận hành cần lặp lại thử nghiệm cho mỗi điểm thử nghiệm nhiều lần và lấy giá trị trung bình làm kết quả thử nghiệm cuối cùng. Nếu người vận hành không có trách nhiệm, các bước thử nghiệm lặp lại có thể bị bỏ qua, dẫn đến giảm độ tin cậy của kết quả thử nghiệm. Do đó, các doanh nghiệp nên tăng cường giáo dục về trách nhiệm cho người vận hành để đảm bảo tính nghiêm ngặt và chính xác của công việc thử nghiệm.

6.3 Tác động của độ chính xác thiết bị
Độ chính xác của thiết bị đo độ cứng là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả kiểm tra độ cứng của xích con lăn chính xác.
Độ chính xác của thiết bị: Độ chính xác của thiết bị đo độ cứng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của kết quả thử nghiệm. Ví dụ, sai số đo của máy đo độ cứng Brinell thường nằm trong khoảng ±2%, sai số đo của máy đo độ cứng Rockwell thường nằm trong khoảng ±1HRC, và sai số đo của máy đo độ cứng Vickers thường nằm trong khoảng ±1HV. Nếu độ chính xác của thiết bị không đáp ứng yêu cầu, độ chính xác của kết quả thử nghiệm không thể được đảm bảo. Do đó, khi lựa chọn thiết bị đo độ cứng, cần chọn thiết bị có độ chính xác cao và độ ổn định tốt, đồng thời cần hiệu chuẩn và bảo trì thường xuyên để đảm bảo độ chính xác của thiết bị đáp ứng yêu cầu thử nghiệm.
Hiệu chuẩn thiết bị: Hiệu chuẩn thiết bị đo độ cứng là cơ sở để đảm bảo độ chính xác của kết quả thử nghiệm. Việc hiệu chuẩn thiết bị phải được thực hiện bởi cơ quan hiệu chuẩn đủ điều kiện hoặc nhân viên chuyên nghiệp và phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy cách liên quan. Nội dung hiệu chuẩn bao gồm độ chính xác tải trọng của thiết bị, kích thước và hình dạng của đầu đo, độ chính xác của thiết bị đo, v.v. Chu kỳ hiệu chuẩn thường được xác định theo tần suất sử dụng và độ ổn định của thiết bị, thường là từ 6 tháng đến 1 năm. Các thiết bị được hiệu chuẩn đạt tiêu chuẩn phải kèm theo giấy chứng nhận hiệu chuẩn, và ngày hiệu chuẩn cũng như thời hạn hiệu lực phải được ghi rõ trên thiết bị. Nếu thiết bị không được hiệu chuẩn hoặc hiệu chuẩn không thành công, độ chính xác của kết quả thử nghiệm không thể được đảm bảo. Ví dụ, một máy đo độ cứng chưa được hiệu chuẩn có thể làm tăng sai số đo khoảng ±2HRC hoặc ±5HV.
Bảo trì thiết bị: Bảo trì các thiết bị đo độ cứng cũng là một khâu quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả thử nghiệm. Trong quá trình sử dụng, độ chính xác có thể thay đổi do hao mòn cơ học, sự lão hóa của các linh kiện điện tử, v.v. Do đó, các doanh nghiệp nên thiết lập một hệ thống bảo trì thiết bị hoàn chỉnh và thường xuyên bảo trì, kiểm tra thiết bị. Ví dụ, thường xuyên làm sạch thấu kính quang học của thiết bị, kiểm tra độ mòn của đầu đo, hiệu chuẩn cảm biến tải trọng, v.v. Thông qua bảo trì thường xuyên, các vấn đề của thiết bị có thể được phát hiện và giải quyết kịp thời để đảm bảo độ chính xác và ổn định của thiết bị.

7. Xác định và ứng dụng kết quả thử độ cứng

7.1 Tiêu chuẩn xác định kết quả
Việc xác định kết quả thử độ cứng của xích con lăn chính xác được thực hiện nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn liên quan để đảm bảo chất lượng sản phẩm đáp ứng yêu cầu.
Xác định tiêu chuẩn trong nước: Theo các tiêu chuẩn quốc gia như GB/T 1243-2006 “Xích con lăn, xích con lăn có bạc lót và xích răng”, xích con lăn chính xác làm từ các vật liệu và quy trình xử lý nhiệt khác nhau có yêu cầu về phạm vi độ cứng rõ ràng. Ví dụ, đối với xích con lăn chính xác làm bằng thép 45, độ cứng của chốt và bạc lót phải được kiểm soát ở mức 229-285HBW; độ cứng bề mặt của xích sau khi xử lý thấm cacbon phải đạt 58-62HRC, và độ sâu của lớp thấm cacbon là 0,8-1,2mm. Nếu kết quả thử nghiệm vượt quá phạm vi này, chẳng hạn như độ cứng của chốt thấp hơn 229HBW hoặc cao hơn 285HBW, thì sẽ bị đánh giá là không đạt tiêu chuẩn.
Đánh giá theo tiêu chuẩn quốc tế: Theo tiêu chuẩn ISO 606 và các tiêu chuẩn quốc tế khác, phạm vi độ cứng của xích con lăn chính xác làm bằng thép hợp kim thường là 241-321HBW, độ cứng bề mặt của xích sau khi xử lý nitriding phải đạt 600-800HV, và độ sâu của lớp nitriding yêu cầu là 0,3-0,6mm. Các tiêu chuẩn quốc tế khắt khe hơn trong việc đánh giá kết quả. Nếu kết quả thử nghiệm không đáp ứng yêu cầu, xích không chỉ bị đánh giá là không đạt tiêu chuẩn mà lô sản phẩm đó cũng cần phải được lấy mẫu gấp đôi. Nếu vẫn còn sản phẩm không đạt tiêu chuẩn, lô sản phẩm đó phải được xử lý lại.
Yêu cầu về tính lặp lại và khả năng tái tạo: Để đảm bảo độ tin cậy của kết quả thử nghiệm, mỗi điểm thử nghiệm cần được kiểm tra lặp lại, thường là 3-5 lần, và giá trị trung bình được lấy làm kết quả cuối cùng. Sự khác biệt trong kết quả thử nghiệm của cùng một mẫu do các người vận hành khác nhau thực hiện cần được kiểm soát trong một phạm vi nhất định, ví dụ như sự khác biệt trong kết quả thử độ cứng Rockwell nói chung không vượt quá ±1HRC, sự khác biệt trong kết quả thử độ cứng Brinell nói chung không vượt quá ±2%, và sự khác biệt trong kết quả thử độ cứng Vickers nói chung không vượt quá ±1HV.

7.2 Ứng dụng kết quả và kiểm soát chất lượng
Kết quả kiểm tra độ cứng không chỉ là cơ sở để xác định sản phẩm có đạt tiêu chuẩn hay không, mà còn là tài liệu tham khảo quan trọng cho việc kiểm soát chất lượng và cải tiến quy trình.
Kiểm soát chất lượng: Thông qua kiểm tra độ cứng, các vấn đề trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như khuyết tật vật liệu và xử lý nhiệt không đúng cách, có thể được phát hiện kịp thời. Ví dụ, nếu kết quả kiểm tra cho thấy độ cứng của xích thấp hơn tiêu chuẩn yêu cầu, có thể là do nhiệt độ xử lý nhiệt không đủ hoặc thời gian giữ nhiệt không đủ; nếu độ cứng cao hơn tiêu chuẩn yêu cầu, có thể là do quá trình tôi nhiệt quá mức. Dựa trên kết quả kiểm tra, công ty có thể điều chỉnh quy trình sản xuất kịp thời để đảm bảo tính ổn định và nhất quán của chất lượng sản phẩm.
Cải tiến quy trình: Kết quả kiểm tra độ cứng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất xích con lăn chính xác. Ví dụ, bằng cách phân tích sự thay đổi độ cứng của xích dưới các quy trình xử lý nhiệt khác nhau, công ty có thể xác định các thông số xử lý nhiệt tối ưu và cải thiện khả năng chống mài mòn và chống mỏi của xích. Đồng thời, kiểm tra độ cứng cũng có thể cung cấp cơ sở cho việc lựa chọn nguyên vật liệu để đảm bảo độ cứng của nguyên vật liệu đáp ứng các yêu cầu thiết kế, từ đó nâng cao chất lượng tổng thể của sản phẩm.
Kiểm tra và giao hàng sản phẩm: Trước khi sản phẩm rời nhà máy, kết quả kiểm tra độ cứng là cơ sở quan trọng để khách hàng chấp nhận. Báo cáo kiểm tra độ cứng đạt tiêu chuẩn có thể nâng cao niềm tin của khách hàng vào sản phẩm và thúc đẩy doanh số bán hàng và tiếp thị sản phẩm. Đối với các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn, công ty cần phải xử lý lại cho đến khi đạt yêu cầu kiểm tra độ cứng trước khi giao cho khách hàng, điều này giúp nâng cao uy tín thị trường và sự hài lòng của khách hàng.
Truy xuất nguồn gốc chất lượng và cải tiến liên tục: Việc ghi chép và phân tích kết quả kiểm tra độ cứng có thể cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho việc truy xuất nguồn gốc chất lượng. Khi xảy ra các vấn đề về chất lượng, các công ty có thể truy tìm kết quả kiểm tra để tìm ra nguyên nhân gốc rễ của vấn đề và thực hiện các biện pháp cải tiến có mục tiêu. Đồng thời, thông qua việc tích lũy và phân tích dữ liệu kiểm tra trong thời gian dài, các công ty có thể phát hiện ra các vấn đề chất lượng tiềm ẩn và hướng cải tiến quy trình, từ đó đạt được sự cải tiến và nâng cao chất lượng liên tục.