こんにちは、皆さん！硬度試験圧子のサプライヤーとして、私はかなり長い間この仕事に携わっており、これらの気の利いた小さなツールに関するあらゆる種類の質問に対処してきました。よく出てくる質問の 1 つは、「硬度試験における圧子の角度はどのような意味を持ちますか?」というものです。それでは、早速本題に入りましょう！
まず、硬度試験とは何なのかを理解しましょう。硬度テストは、へこみや引っかき傷などの永久変形に対する材料の耐性を測定する方法です。そして圧子は？このテストのキープレイヤーです。実際に素材を押し込んで凹みを残す部分です。このくぼみの大きさと形から、その材料の硬さがわかります。
さて、圧子の角度はこのプロセス全体において大きな役割を果たします。材料の種類や硬さの試験方法に応じて、異なる圧子の角度が使用されます。最も一般的なもののいくつかを見てみましょう。
ビッカース圧子
ビッカース圧子は、向かい合う面の間の夾角が 136 度の四角錐をベースにした形状をしています。この角度はいくつかの理由から慎重に選択されています。まず、幅広い材料にわたって一貫した再現可能な結果が得られます。 136 度の角度により、圧子が材料に突き刺さり、対角線の測定が簡単かつ正確に測定できるくぼみが作成されます。
ビッカース圧子を使用すると、材料に特定の荷重がかかります。その後、残った四角形のくぼみの対角線を測定します。次に、荷重とくぼみのサイズに基づいて硬度値が計算されます。 136 度の角度により、荷重とくぼみサイズの関係が明確に定義され、予測可能なパターンに従います。このため、ビッカース硬度試験は、金属、セラミック、さらには一部のポリマーの硬度を測定するための非常に信頼できる方法になります。あなたは私たちをチェックアウトすることができます硬さ試験機 ダイヤモンド圧子ビッカース硬さ試験でよく使用されます。
ボタン圧子
ヌープ圧子は、独特の角度を持つ別のタイプの圧子です。ひし形をベースにしたピラミッド形状をしており、ひし形の長い対角線間の夾角は約172.5度、短い対角線の間の角度は130度です。ヌープ圧子は、脆性材料や薄層のテストに最適です。
長い対角線の間の角度が大きいということは、圧子が横方向の広がりを少なくして材料を貫通することを意味します。これにより、細長いくぼみが得られ、下層の材料に影響を与えることなく薄膜の硬度を測定するのに最適です。短い対角線の間の角度が小さいため、くぼみのサイズを正確に測定できます。したがって、ガラス、セラミック、または薄い金属コーティングなどの材料を扱う場合は、ヌープ圧子が最適な選択肢になる可能性があります。
ロックウェル圧子
ロックウェル硬さ試験ではさまざまな種類の圧子が使用されますが、その 1 つがロックウェルボール圧子。ロックウェル試験では、ビッカース試験やヌープ試験のようなくぼみのサイズではなく、侵入の深さを測定します。ボール圧子は通常、より柔らかい材料に使用されます。
球形のボール圧子の選択とそれに関連する角度 (ある意味、球形の形状が役割を果たします) は、圧子が材料をどのように変形させるかに影響します。ボールは、ピラミッド型の圧子と比較して、より広い領域に荷重を分散します。これは、一部のポリマーや軟金属など、変形しやすい材料をテストする場合に非常に重要です。ロックウェル ボール圧子の球形により、材料への浸透がより緩やかになり、この浸透の深さによってロックウェル硬度の値が決まります。
角度が重要な理由
圧子の角度によって、圧子が材料とどのように相互作用するかが決まります。鋭いピラミッド型の圧子の場合のように、角度が小さいほど、硬い材料をより効果的に貫通できます。荷重がより小さな領域に集中し、硬い材料により深いくぼみが作成されます。一方、ボール圧子のように角度が大きい、または丸みを帯びていると、負荷がより広い領域に分散されるため、より柔らかい材料に適しています。
角度は硬度測定の精度にも影響します。角度が試験対象の材料に対して適切でない場合、くぼみが明確に定義されなかったり、亀裂や横方向の広がりなどの要因によって測定が影響を受ける可能性があります。たとえば、非常に柔らかい材料に 136 度の角度のビッカース圧子を使用すると、材料が圧子の周りに流れて、正確なくぼみの測定が困難になる可能性があります。
もう 1 つの重要な側面は、結果の再現性です。適切に定義された圧子の角度により、同じ材料を試験する場合、異なるオペレータまたは異なる試験機でも同様の結果が得られます。これは、製品の性能と信頼性を確保するために一貫した硬度測定が必要な製造プロセスにおける品質管理にとって非常に重要です。
実際的な考慮事項
硬さ試験用の圧子を選択するときは、いくつかの要素を考慮する必要があります。まず、テストする材料の種類が最も重要です。これまで見てきたように、材料が異なれば、必要な圧子の角度も異なります。硬い金属の場合はビッカース圧子またはヌープ圧子が適している可能性がありますが、より柔らかい材料の場合はロックウェルボール圧子の方が適している可能性があります。
サンプルのサイズも重要です。小さいサンプルや薄いサンプルをテストする場合は、サンプルに損傷を与えることなく測定可能なくぼみを作成できる圧子が必要です。ヌープ圧子は、多くの場合、薄膜や小さなコンポーネントに適しています。
必要な測定精度も別の要素です。非常に正確な硬度値が必要な場合は、ビッカース圧子のような、明確に定義された一貫した角度を持つ圧子を使用するとよいでしょう。
結論
結論として、硬さ試験における圧子の角度は最も重要です。これは、圧子が材料とどのように相互作用するかを決定し、硬度測定の精度と再現性に影響を与え、作業に適した圧子の選択に役立ちます。超硬金属、軟質ポリマー、または薄いセラミックコーティングのいずれを試験する場合でも、信頼性の高い硬度結果を得るには、圧子の角度の重要性を理解することが重要です。
硬度試験圧子をお探しなら、当社が対応します。当社は、以下を含む幅広い圧子を提供しています。硬さ試験機 ダイヤモンド圧子そしてロックウェルボール圧子。ご質問がある場合、または具体的なニーズについて話し合いたい場合は、お気軽にお問い合わせください。当社は、硬度試験の要件に最適な圧子を見つけるお手伝いをします。
参考文献
- Callister、WD、Rethwisch、DG (2010)。材料科学と工学: 入門。ワイリー。
- ASTMインターナショナル。 （2018年）。金属材料のロックウェル硬さの標準試験方法。 ASTM E18 - 18。
- ASTMインターナショナル。 （2017年）。材料のビッカース硬さとヌープ硬さの標準試験方法。 ASTM E92-17。