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.

ASTM A1038norma metodyod 1 mmtloušťka materiálu±3 % HVpřesnost2 sjedno měření

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 dílunerozhodujealespoň 2 až 5 kg, jinak podložit
Minimální tloušťka stěnyod 1 mmod 5 mm s vazební pastou
Kalené a nitridované vrstvyano, i tenkéjen nad 0,8 mm tloušťky vrstvy
Vtiskmikroskopický, volným okem neviditelnýviditelný bod
Svary a úzká místaano, štíhlá sondajen pokud je dost místa pro čelo sondy
Nároky na povrchvyšší – Ra podle síly sondynižší – stačí Ra do 1,6 µm
Rychlost měření2 až 5 s, je třeba plynulý přítlakokamžitá, stisknutím
Cenaod 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

ModelSondaRozsah HVNavícHodí se na
PCE-300050 N pevná20 … 999 HVbarevný TFT, vyhodnocení tolerancevstup do metody UCI, běžná kontrola
PCE-3500-1010 N230 … 940 HVnejjemnější vtisk, Ra do 3,2 µmtenké vrstvy, pohledové a jemné povrchy
PCE-350050 N230 … 940 HVuniverzální síla, statistika a SD kartavětšina měření ve výrobě
PCE-3500-9898 N230 … 940 HVstabilní hodnota i na Ra do 15 µmdrsnější a hrubší obrobené díly
PCE-500020 N + volitelné 10 a 98 N50 … 999 HVměření za 2 s, paměť 2 000, i HRAsériová kontrola, střídání materiálů
KERN HO 1K10 NKERN & Sohnjemné povrchy
KERN HO 2K20 NKERN & Sohnuniverzální použití
KERN HO 5K50 NKERN & Sohnběžné díly
KERN HO 10K100 NKERN & Sohnhrubé 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 sondyDrsnost povrchuVelikost vtiskuTypické použití
10 NRa do 3,2 µm – broušený povrchnejmenšítenké kalené vrstvy, galvanické povlaky, pohledové díly
20 NRa do 5 µmmalýuniverzálně, jemnozrnné materiály
50 NRa do 10 µmstředníběžné obrobené díly, svary, ozubení
98 NRa do 15 µmnejvětšíhrubší 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.

UCI, nebo Leeb – která metoda na vaše díly?
Průvodce výběrem UCI, nebo Leeb – která metoda na vaše díly? Rozhoduje tloušťka dílu, kalená vrstva a drsnost povrchu. Článek porovnává obě metody a vysvětlí volbu síly sondy. Přečíst článek ›

Články

Servis bez starostí

Servis bez starostí

Potřebujete poslat přístroj na záruční, pozáruční servis nebo kalibraci? Se službou "Servis bez starostí" šetříme Váš čas a peníze. Podívejte se jak to funguje.