Hiệu chuẩn máy đo độ cứng

Độ cứng là gì?

Phân loại

Công dụng

Tại sao hiệu chuẩn?

Quy trình

Máy đo độ cứng là một công cụ quan trọng trong ngành cơ khí và công nghiệp. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, máy có thể bị sai lệch (do vấn đề cơ khi khi thực hiện nhiều lần đo độ cứng). Để đảm bảo tính chính xác khi đo lường, hiệu chuẩn là điều không thể thiếu. Điều này đảm bảo rằng thiết bị sẽ đưa ra kết quả chính xác và nhất quán khi áp dụng trong các ứng dụng thực tế.

Độ cứng là gì?

Độ cứng là đặc trưng cơ bản để đánh giá tính chất của vật liệu, thể hiện khả năng của nó chống lại sự biến dạng, thể hiện qua việc đo chiều sâu của vết lõm sau khi áp dụng một lực cố định lên bề mặt vật liệu. Vật có độ cứng cao, vết lún hoặc thụt càng nhỏ, đồng nghĩa với khả năng ngăn chặn thay đổi lớn hơn. Để xác định điều này, người ta sử dụng máy đo độ cứng dựa trên các phương pháp như Brinell, Rockwell, Vicker…

Việc đo khả năng chịu lực của vật liệu đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn các công cụ gia công phù hợp. Ví dụ, thông tin về độ cứng của phôi quyết định khả năng sử dụng dao cắt để xử lý vật liệu.

Máy đo độ cứng là một công cụ quan trọng trong ngành cơ khí và công nghiệp, được sử dụng để đo lường độ cứng của các vật liệu như kim loại, nhựa, cao su, và gỗ. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, máy có thể mất tính chính xác do các yếu tố như mài mòn hoặc độ lệch cơ khi thực hiện nhiều lần đo độ cứng. Để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả đo, việc hiệu chuẩn máy đo là điều không thể thiếu.

Phân loại máy đo độ cứng

Máy đo độ cứng được phân loại dựa trên phương pháp đo, thương hiệu, kiểu dáng và cách sử dụng.

Máy đo độ cứng Rockwell

• Tốc độ đo nhanh và độ chính xác cao.
• Thang đo rộng, có khả năng chuyển đổi đơn vị đo trong hệ Rockwell.
• Không cần sử dụng kính hiển vi hoặc máy đo quang học để xác định vết lõm.
• Lực ấn lõm được áp dụng hai lần lên bề mặt mẫu thử, đòi hỏi thời gian để đạt được chiều sâu lõm mong muốn ở mỗi lần áp dụng lực.
• Phù hợp cho việc đo độ cứng của các chi tiết có kích thước nhỏ, nhưng không thích hợp cho các vật liệu có dạng tấm mỏng hoặc xi mạ.

Máy đo độ cứng Vicker

• Đo độ cứng của các chi tiết nhỏ sau khi được gia công kỹ lưỡng.
• Đo độ cứng của các chi tiết vật liệu dạng mỏng hoặc có lớp phủ.
• Sử dụng kính hiển vi hoặc máy đo quang học để xác định bề mặt mẫu và vết lõm.
• Áp dụng lực ấn một lần trên bề mặt mẫu thử và yêu cầu thời gian để hình thành vết lõm rõ ràng.

Máy đo độ cứng Brinell

• Đo nhanh, nhưng độ chính xác không cao.
• Không phù hợp cho các vật liệu quá cứng, bề mặt cong, hoặc tấm mỏng.
• Đòi hỏi sử dụng kính lúp có vạch đo, hoặc kính hiển vi, máy đo quang học để xác định vết lõm.
• Lực ấn lõm chỉ tác động một lần lên bề mặt mẫu thử.

Máy đo độ cứng Leeb

• Nhanh và cơ động
• Đo được các mẫu vật có kích thước lớn và khối lượng lớn hơn 1kg
• Độ chính xác và độ lặp lại chỉ ở mức tương đối, thấp hơn so với Rockwell, Vicker.

Công dụng máy đo độ cứng

Máy đo độ cứng là thiết bị không thể thiếu để xác minh độ bền bỉ của máy móc, vật liệu, đảm bảo thời gian sử dụng dài lâu cho người dùng.

Ngành điện - điện tử

Máy đo độ cứng có khả năng đo các vật liệu nhỏ, mỏng, cong và có hình dạng không cố định, như trên các bo mạch điện tử, để đảm bảo chất lượng và khả năng chịu đựng trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt, bao gồm biến đổi nhiệt độ, rung động và áp lực.

Công nghiệp

Máy được sử dụng để kiểm tra tính cứng của các vật liệu trong ngành công nghiệp cơ khí, đúc, vũ khí và các linh kiện cơ khí ô tô, hàng không, ống và hệ thống bồn bể áp lực, xây dựng (kẽm, sắt…) nhằm đảm bảo tính chất lượng và độ bền của sản phẩm và cấu trúc.

Sản xuất thủy tinh và đồ gốm

Thiết bị dùng để kiểm tra chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Tại sao cần phải hiệu chuẩn máy định kỳ?

Hiệu chuẩn định kỳ thực sự cần thiết vì những lý do sau:

Đảm bảo chất lượng sản phẩm

Kết quả đo lường cần sự chuẩn xác là cực kỳ quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Hiệu chuẩn thiết bị đo giúp tránh sai sót trong quy trình sản xuất và sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng.

Bảo vệ an toàn

Trong một số trường hợp, dữ liệu của máy đo không đúng dẫn đến sự cố hoặc tai nạn nghiêm trọng. Hiệu chuẩn giúp tránh điều này bằng cách rà soát để thiết bị luôn hoạt động ổn định và đáng tin cậy.

Tuân thủ các quy định

Các ngành công nghiệp phải tuân thủ tiêu chuẩn của các cơ quan chính phủ hoặc tổ chức và hiệu chuẩn đáp ứng các yêu cầu này.

Tránh sự cố và thiệt hại

Chất lượng của thiết bị đo lường biến đổi theo thời gian hoặc bị ảnh hưởng bởi môi trường. Hiệu chuẩn giúp phát hiện lỗi và sự cố, đảm bảo sửa chữa kịp thời để tránh tăng chi phí thay thế và duy trì hiệu suất ổn định.

Quy trình hiệu chuẩn máy đo độ cứng

Quy trình này thay đổi tùy theo thiết bị và yêu cầu của khách hàng, và cần chuyên gia có kiến thức và kỹ năng về hiệu chuẩn và đo lường thực hiện.

Phương tiện hiệu chuẩn

Lực kế hạng III

Tấm chuẩn độ cứng (TCĐC) hạng II

Thước vạch chuẩn

Ống kính phóng đại

Nivô

Thước tóc

Bộ căn lá

Điều kiện hiệu chuẩn

Nhiệt độ: trong khoảng (27 ± 5) độ Celsius.

Khu vực hiệu chuẩn phải tránh tiếp xúc với hóa chất ăn mòn và chấn động.

Kiểm tra và ghi lại dao động nhiệt độ, đảm bảo nó không vượt quá giới hạn.

Thiết bị cần đặt trong môi trường hiệu chuẩn trong thời gian yêu cầu hoặc ít nhất 2 giờ.

Đảm bảo trục của mũi kim đo độ cứng vuông góc với mặt phẳng của chuẩn độ cứng, hệ thống truyền lực liền mạch và không bị ngắt đoạn.

Làm sạch toàn bộ máy và kiểm tra các bề mặt có thể ảnh hưởng đến hiệu chuẩn.

Lắp máy chắc chắn theo hướng dẫn và thực hiện hiệu chuẩn tại nơi máy được đặt.

Quy trình hiệu chuẩn

Kiểm tra bên ngoài:

• Phải có nhãn hiệu ghi số máy, nơi sản xuất, đầy đủ các bộ phận và phụ kiện theo hướng dẫn sử dụng.
• Mặt số của bộ phận chỉ thị giá trị độ cứng hoặc mặt số của các thang chỉ lực thử phải rõ ràng.

Kiểm tra kỹ thuật:

• Dùng Nivô để kiểm tra độ cân bằng của máy. Độ lệch theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng không được vượt quá 1mm/m.
• Kiểm tra trạng thái làm việc của máy
• Điều khiển các bộ phận truyền động để tạo lực thử ở các mức lực khác nhau, đảm bảo lực được tạo ra một cách ổn định và liên tục.
• Kiểm tra mặt bàn đặt mẫu thử và bộ phận nâng hạ bàn, bộ phận đo độ cứng, độ không phẳng của mặt bàn đặt mẫu bằng thước tóc và bộ căn lá, bộ phận gá kẹp mẫu thử, mũi đo

Ở bước này, chủ yếu xác định bộ phận chỉ thị hoạt động ổn định, không có hiện tượng thay đổi đột ngột hoặc biến động. Các số hiển thị phải rõ ràng, không bị mờ hoặc mất nét.

Kiểm tra đo lường:

Quy định đối với kiểm tra lực thử

• Với máy thử độ cứng Rockwell, phải kiểm tra lực ban đầu và các mức lực tổng;
• Với máy thử độ cứng Brinell và Vickers phải kiểm tra tất cả các mức lực;
• Các mức lực được kiểm tra theo chiều lực tăng, mỗi mức được kiểm tra ít nhất 3 lần.

Quy định đối với sai số và tản mạn của giá trị cứng

• Với máy thử độ cứng Rockwell, phải kiểm tra sai số tuyệt đối và độ tản mạn giá trị độ cứng đối với tất cả các thang đo. Trường hợp chỉ dùng 1 thang đo thì tiến hành kiểm tra sai số đối với thang đo được sử dụng.
• Với máy có 2 phương pháp thử độ cứng Rockwell Brinell, hoặc Vickers – Brinell, phải kiểm tra sai số độ cứng và độ tản mạn tương đối với cả 2 phương pháp. Trường hợp chỉ dùng 1 phương pháp thì tiến hành kiểm tra sai số đối với phương pháp được sử dụng.

Xử lý kết quả:

• Tính toán độ không đảm bảo đo
• Nếu thiết bị đạt yêu cầu, tiến hành dán tem và cấp giấy chứng nhận kết quả.
• Chu kỳ hiệu chuẩn được khuyến nghị là 1 năm.