Máy đo độ cứng Vicker

Máy đo độ cứng Vickers là gì?

Máy đo độ cứng Vickers là một công cụ quan trọng trong công nghiệp, giúp xác định khả năng chống lại sự biến dạng của vật liệu dưới tác dụng của lực. Được phát triển vào năm 1921 bởi Robert L. Smith và George E. Sandland tại Vickers Ltd, máy đo độ cứng Vickers đã trở thành một trong những công cụ phổ biến nhất cho các phép đo độ cứng nhờ tính linh hoạt và độ chính xác cao.

Nguyên lý hoạt động của máy đo độ cứng Vickers

Phương pháp đo độ cứng Vickers dựa trên nguyên tắc đo khả năng chống biến dạng của vật liệu bằng cách tạo ra một vết lõm trên bề mặt mẫu thử. Máy đo sử dụng đầu đo kim cương hình chóp vuông với góc 136°, đầu đo này được ấn vào bề mặt của mẫu thử với một lực xác định (có thể điều chỉnh từ 30N đến 300N tùy thuộc vào loại vật liệu). Kích thước của vết lõm sẽ phản ánh độ cứng của vật liệu: vết lõm càng lớn thì vật liệu càng mềm và ngược lại.

Công thức tính độ cứng Vickers:

trong đó:

• F là lực tác động lên đầu đo, đơn vị là Newton (N).
• d là chiều dài trung bình của hai đường chéo vết lõm, đơn vị milimet (mm).

Đơn vị của độ cứng Vickers (HV) là kgf/mm², và để chuyển sang hệ đơn vị quốc tế SI như N/mm², cần nhân giá trị HV với 9.80665.

Cấu tạo của máy đo độ cứng Vickers

Máy đo độ cứng Vickers được thiết kế với nhiều thành phần phức tạp, hoạt động phối hợp để thực hiện các phép đo độ cứng chính xác trên vật liệu.

• Đầu đo kim cương có hình chóp vuông với góc 136° giữa hai mặt chóp đối diện, tạo ra vết lõm hình vuông trên bề mặt vật liệu
• Hệ thống tạo lực có thể điều chỉnh từ 30N đến 300N, tạo ra bằng hệ thống cơ học hoặc thông qua bộ điều khiển điện tử (ở các máy hiện đại) và thường bao gồm một bộ phận điều chỉnh lực (thường là núm xoay hoặc màn hình kỹ thuật số). Một số máy hiện đại có thể cài đặt thời gian duy trì lực tác động (thường là 10 - 15 giây)
• Bộ phận hiển thị và kính hiển vi tích hợp được thiết kế với độ phóng đại cao (thường từ 50x đến 400x).Camera kỹ thuật số được tích hợp vào kính hiển vi để phóng to hình ảnh của vết lõm trên màn hình
• Phần mềm phân tích và kết nối có chức năng tính toán tự động, lưu trữ và quản lý dữ liệu
• Khung máy và bàn đặt mẫu

Ưu và nhược điểm của máy đo độ cứng Vickers

Quy trình sử dụng máy đo độ cứng Vickers

Chuẩn bị mẫu thử

• Bề mặt mẫu cần được mài phẳng để tạo điều kiện cho vết lõm rõ ràng và chính xác
• Mẫu có độ dày phù hợp, thường ít nhất là gấp 2,5 lần đường kính của vết lõm để tránh ảnh hưởng từ mặt dưới

Đặt mẫu và điều chỉnh lực tác động

Đặt mẫu trên bàn máy và điều chỉnh lực tác động dựa trên loại vật liệu. Ví dụ, với vật liệu cứng như thép, lực tác động có thể là 300N, trong khi với vật liệu mềm hơn như nhôm, lực có thể là 50N.

Tạo vết lõm trên mẫu

• Đầu đo kim cương được ấn xuống mẫu với lực đã định, duy trì trong khoảng 10-15 giây để tạo vết lõm rõ ràng
• Một số máy hiện đại cho phép thao tác tự động với chỉ một nút bấm

Đo kích thước vết lõm

• Sử dụng kính hiển vi để đo chiều dài hai đường chéo của vết lõm. Sai lệch giữa hai đường chéo không nên vượt quá 5%
• Với các máy đo tích hợp phần mềm, kích thước đường chéo được tính toán tự động thông qua camera và hiển thị trên màn hình

Tính toán chỉ số độ cứng Vickers (HV)

Dựa trên chiều dài trung bình của hai đường chéo, máy sẽ tự động tính toán và hiển thị giá trị độ cứng Vickers.

Ứng dụng của máy đo độ cứng Vickers

• Kiểm tra độ cứng của kim loại, ứng dụng trong ngành thép, sản xuất ô tô, hàng không, đóng tàu để kiểm soát chất lượng vật liệu
• Đo độ cứng của lớp phủ và lớp mạ, đo độ cứng của các lớp xi mạ hoặc lớp phủ mỏng trên vật liệu, đặc biệt phù hợp cho các chi tiết cơ khí và vật liệu có lớp phủ mỏng dưới 1 mm
• Phòng thí nghiệm nghiên cứu vật liệu, phù hợp để kiểm tra tính chất cơ học của các mẫu vật liệu trong nghiên cứu khoa học