Testování tvrdosti kovů (UCI)
Ultrazvukový tvrdoměr změří tvrdost i tam, kde odrazová metoda Leeb selže – na tenkém plechu, na kalené vrstvě, na svaru i na malém dílu, který se při nárazu rozkmitá. Vtisk přitom zůstane mikroskopický a volným okem neviditelný.
Metoda UCI (Ultrasonic Contact Impedance) funguje jinak než odrazové přístroje. V sondě kmitá tyčinka s Vickersovým diamantem na své rezonanční frekvenci; když se hrot definovanou silou zatlačí do povrchu, frekvence se posune. Velikost posunu závisí na ploše kontaktu – a ta na tvrdosti materiálu. Měří se tedy staticky, ne nárazem, a proto se díl nemusí rozkmitat.
UCI, nebo Leeb?
Obě metody měří tvrdost přenosně, ale nezastupují se. Rozdíl je v tom, co dokážou změřit – a v ceně.
| UCI (ultrazvuk) | Leeb (odraz) | |
| Minimální hmotnost dílu | nerozhoduje | alespoň 2 až 5 kg, jinak podložit |
| Minimální tloušťka stěny | od 1 mm | od 5 mm s vazební pastou |
| Kalené a nitridované vrstvy | ano, i tenké | jen nad 0,8 mm tloušťky vrstvy |
| Vtisk | mikroskopický, volným okem neviditelný | viditelný bod |
| Svary a úzká místa | ano, štíhlá sonda | jen pokud je dost místa pro čelo sondy |
| Nároky na povrch | vyšší – Ra podle síly sondy | nižší – stačí Ra do 1,6 µm |
| Rychlost měření | 2 až 5 s, je třeba plynulý přítlak | okamžitá, stisknutím |
| Cena | od 2 845 € | od 499 € |
Zjednodušeně: pokud jsou díly velké a silné, stačí Leeb a ušetříte několik tisíc eur. Pokud jsou tenké, malé, kalené nebo jde o svary, potřebujete UCI – Leeb tam dá systematicky nižší hodnotu, která vypadá důvěryhodně, ale je nesprávná. Odrazové tvrdoměry najdete v kategorii Testování tvrdosti kovů Leeb.
Přehled ultrazvukových tvrdoměrů v nabídce
| Model | Sonda | Rozsah HV | Navíc | Hodí se na |
| PCE-3000 | 50 N pevná | 20 … 999 HV | barevný TFT, vyhodnocení tolerance | vstup do metody UCI, běžná kontrola |
| PCE-3500-10 | 10 N | 230 … 940 HV | nejjemnější vtisk, Ra do 3,2 µm | tenké vrstvy, pohledové a jemné povrchy |
| PCE-3500 | 50 N | 230 … 940 HV | univerzální síla, statistika a SD karta | většina měření ve výrobě |
| PCE-3500-98 | 98 N | 230 … 940 HV | stabilní hodnota i na Ra do 15 µm | drsnější a hrubší obrobené díly |
| PCE-5000 | 20 N + volitelné 10 a 98 N | 50 … 999 HV | měření za 2 s, paměť 2 000, i HRA | sériová kontrola, střídání materiálů |
| KERN HO 1K | 10 N | — | KERN & Sohn | jemné povrchy |
| KERN HO 2K | 20 N | — | KERN & Sohn | univerzální použití |
| KERN HO 5K | 50 N | — | KERN & Sohn | běžné díly |
| KERN HO 10K | 100 N | — | KERN & Sohn | hrubé a drsné povrchy |
Přítlačná síla sondy – nejdůležitější volba
U UCI nerozhoduje ani tak přístroj, jako sonda. Její přítlačná síla určuje velikost vtisku, a tím i to, jak hrubý povrch přístroj ještě „přečte". Platí jednoduché pravidlo: čím drsnější povrch, tím větší síla – malý vtisk na drsném povrchu totiž zasáhne jen jednu nerovnost a hodnota poskočí.
| Síla sondy | Drsnost povrchu | Velikost vtisku | Typické použití |
| 10 N | Ra do 3,2 µm – broušený povrch | nejmenší | tenké kalené vrstvy, galvanické povlaky, pohledové díly |
| 20 N | Ra do 5 µm | malý | univerzálně, jemnozrnné materiály |
| 50 N | Ra do 10 µm | střední | běžné obrobené díly, svary, ozubení |
| 98 N | Ra do 15 µm | největší | hrubší obrobené a drsnější povrchy, hrubozrnné materiály |
U přístrojů PCE-3500 a PCE-5000 lze sondy vyměňovat, takže jeden přístroj pokryje broušené i hrubší obrobené díly. PCE-3000 má sondu 50 N napevno.
Jak si vybrat
- Začínáte s UCI? PCE-3000 je vstup do metody – barevný displej, vyhodnocení tolerance a rozsah 20 až 999 HV za nejnižší cenu v kategorii.
- Potřebujete statistiku a dokládání? Řada PCE-3500 počítá směrodatnou odchylku a variační koeficient, kreslí sloupcový graf a ukládá na SD kartu; software do PC je v ceně.
- Střídáte materiály? PCE-5000 si pamatuje 20 kalibračních sad, takže mezi ocelí, nerezem a hliníkem se jen přepnete.
- Měříte v sérii? PCE-5000 zvládne jedno měření za dvě sekundy a uloží 2 000 hodnot.
- Jaký povrch máte? To rozhodne o síle sondy – podívejte se na tabulku výše. Pokud si nejste jistí, napište nám drsnost nebo způsob obrobení a poradíme.
Jak měřit, aby hodnota seděla
- Povrch musí být připravený lépe než u Leebu. Vtisk je malý, takže drsnost ovlivní výsledek více. Řiďte se tabulkou síly sondy.
- Sonda kolmo a plynulý přítlak. Zatlačte rovnoměrně až na doraz; trhnutí nebo šikmé přiložení dá odchylku.
- Měřte pětkrát a použijte průměr. Přístroje v nabídce průměr i statistiku počítají samy, PCE-3500 navíc umí vyřadit odlehlé hodnoty.
- Tenké díly podložte. I když UCI nepotřebuje hmotnost, plech musí ležet na pevném podkladu, aby se neprohnul.
- Vyberte správný materiál. Přepočtová křivka je pro každý materiál jiná; u nestandardního materiálu se přístroj kalibruje na vzorku se známou tvrdostí.
Verze s kalibračním certifikátem
Pokud měření slouží jako podklad pro zákazníka, pro audit nebo pro systém kvality, dodáme přístroj s kalibračním certifikátem z akreditované laboratoře – stačí to uvést v poznámce objednávky. Zajišťujeme i rekalibraci a servis.
Časté dotazy
Je měření UCI opravdu nedestruktivní?
Vtisk vznikne, ale je tak malý, že ho volným okem není vidět – zobrazí se až pod mikroskopem. Proto se metoda používá i na hotových dílech, pohledových plochách a na kusech, které jdou přímo k zákazníkovi.
Jakou sílu sondy si mám vybrat?
Podle drsnosti povrchu. Na broušený povrch (Ra do 3,2 µm) stačí 10 N, univerzálně se používá 20 až 50 N, na hrubší obrobené povrchy do Ra 15 µm je třeba 98 N. Větší síla znamená větší vtisk, který zprůměruje více nerovností.
Proč mi vycházejí rozkolísané hodnoty?
Nejčastěji proto, že povrch je drsnější, než na jaký je sonda určená, nebo se netlačí plynule a kolmo. Pomůže přebroušení povrchu, vyšší síla sondy nebo průměr z většího počtu měření.
Změřím UCI tvrdost tenkého plechu?
Ano – od tloušťky 1 mm u řady PCE-3500 a od 2 mm u PCE-5000. To je hlavní důvod, proč se UCI kupuje místo odrazového tvrdoměru.
Lze UCI měřit tvrdost svaru?
Ano, a je to typická úloha. Sonda je štíhlá, dostane se na kořen svaru i do tepelně ovlivněné oblasti, kde je pásmo úzké a vtisk Leebova přístroje by ho přesáhl.
Potřebuji kalibraci na každý materiál?
Křivky pro ocel, nerez, hliník, litinu a bronz jsou přednastavené. U nestandardního materiálu nebo návarové vrstvy se přístroj kalibruje na vzorku se známou tvrdostí – PCE-5000 si takových kalibrací pamatuje dvacet.
Napište nám, jaké díly měříte – tloušťku, materiál, způsob obrobení a jestli jde o kalenou vrstvu – a doporučíme přístroj i sílu sondy. U větších zakázek umíme přístroj přivézt na vyzkoušení.


Tvrdoměr kovů KERN HO 1K – metoda UCI, zatížení 10 N
152 212,50 Kč s DPH

Tvrdoměr kovů KERN HO 2K – metoda UCI, zatížení 20 N
152 212,50 Kč s DPH

Tvrdoměr kovů KERN HO 5K – metoda UCI, zatížení 50 N
152 212,50 Kč s DPH

Tvrdoměr kovů KERN HO 10K – metoda UCI, zatížení 100 N
152 212,50 Kč s DPH

Ultrazvukový tvrdoměr kovů PCE-3000 s barevným displejem
87 488,67 Kč s DPH

Ultrazvukový tvrdoměr kovů PCE-3500-10 se sondou 10 N
93 975,69 Kč s DPH

Ultrazvukový tvrdoměr kovů PCE-3500 se sondou 50 N
93 975,69 Kč s DPH

Ultrazvukový tvrdoměr kovů PCE-3500-98 se sondou 98 N
95 975,67 Kč s DPH

Ultrazvukový tvrdoměr kovů PCE-5000 s pamětí 2000 měření
146 374,92 Kč s DPH
Články

Ultrazvukové měření tvrdosti UCI – kdy je lepší než Leeb
Odrazový tvrdoměr je levný a rychlý, ale na tenkém plechu, na kalené vrstvě nebo na svaru dá systematicky nižší hodnotu. Ultrazvuková metoda UCI tyto úlohy zvládne – za cenu vyšších nároků na povrch a na správnou volbu sondy.