Co to jest metoda Through-Diamond-Technique?

Podczas gdy obie metody – UCI i Rebound – są z powodzeniem stosowane w terenie i rozwiązują wiele zastosowań testowania twardości na miejscu, istnieją ograniczenia dotyczące rodzaju badanego materiału oraz jego rozmiaru i wagi, odpowiednio. Ponadto, ze względu na wpływ modułu Younga, większość konwencjonalnych metod testowania nie pozwala na pomiar różnych materiałów bez wcześniejszej kalibracji lub regulacji instrumentu.

Jakie są zalety metody TDT?

Dzięki Transpyramidal Indenter Viewing, znanemu również jako Through Diamond Technique, pokonujemy to „upośledzenie”: praktycznie wszystkie rodzaje materiałów, od stali po gumę i od aluminium po tworzywa sztuczne mogą być testowane bez konieczności kalibracji instrumentu. Dzięki temu instrumentowi opracowaliśmy optyczny mobilny tester twardości, umożliwiający pomiar twardości w skali Vickersa pod obciążeniem, bez konieczności mierzenia się z zakłócającym wpływem właściwości sprężystych badanego materiału, tj. modułu Younga.

System składa się z przenośnego instrumentu bazowego, w tym graficznego wyświetlacza LCD i sondy TDT (patrz Rysunek 3).

Poprzez zastosowanie określonego obciążenia testowego (np. 50 N) diament wnika w materiał. Rozmiar wgłębienia diamentu Vickersa, tj. długości przekątnych, jest automatycznie mierzony pod obciążeniem poprzez obserwację przez diament za pomocą systemu optycznego z kamerą CCD. Ocena danych jest następnie dokonywana w instrumencie.

Ponieważ twardość w skali Vickersa jest po prostu zdefiniowana jako stosunek obciążenia testowego do rozmiaru wgłębienia (przekątne wgłębienia), pomiar długości przekątnej metodą TDT natychmiast generuje wartość twardości w skali Vickersa dla zastosowanego obciążenia testowego. Obraz na żywo wgłębienia wyświetlany na wyświetlaczu LCD instrumentu pozwala również na natychmiastową charakterystykę niezawodności pomiaru, tj. jakość wgłębienia diamentu Vickersa.

Metoda fizyczna testowania twardości TDT – wywodząca się z twardości w skali Vickersa – umożliwia mobilne testowanie różnych materiałów bez konieczności kalibracji instrumentu. Obserwując przez diament pod obciążeniem, TDT otwiera mobilne testowanie twardości nie tylko dla nowych zastosowań, takich jak cewki, cienkie warstwy i powłoki, ale także dla różnych materiałów, takich jak tworzywa sztuczne, szkło i zaawansowane technologicznie materiały, takie jak ceramika lub intermetaliki.

Podczas testowania pod obciążeniem poprzez obserwację przez diament, instrumenty TDT pozwalają nawet na pomiar twardości materiałów elastycznych lub miękkich. Inne rodzaje testów, takie jak testy Brinella, Vickersa lub Knoopa, mają swoje trudności. Problem z próbą zastosowania niektórych „starszych typów” testów polega na tym, że same wgłębienia mogą czasami prawie całkowicie się regenerować i nie pozostaje żaden trwały ślad, co uniemożliwia pomiary.

Metoda TDT eliminuje ten problem. Polega na wciskaniu stempla diamentowego o znanej geometrii w powierzchnię materiału. Rozmiar wgłębienia będzie monitorowany pod obciążeniem podczas testu.

W niektórych branżach aluminium lub miękkie stopy metali, takie jak lut, byłyby uważane za „miękkie” materiały. Ale w miarę jak testowanie gum, tworzyw sztucznych i polimerów staje się coraz bardziej powszechne, nawet najmiększe metale będą wydawać się stosunkowo twarde. Jest to termin względny. Zastosowania do testowania miękkich materiałów są jednak powszechne.

Przemysł motoryzacyjny testuje twardość lakierów i opon. Przemysł mikroelektroniczny i fotoniczny testuje folie o niskiej stałej dielektrycznej, podkładki do polerowania chemicznego i mechanicznego, pady lutownicze, luty i materiały do ​​opakowań elektronicznych. Przemysł biomateriałów testuje polimerowe materiały do ​​implantów stawowych, lakiery do paznokci i cząsteczki leków. Medycyna testuje nawet próbki biologiczne, takie jak wątroba, chrząstka i tkanki tętnicze. Określenie znaczących wartości twardości dla miękkich materiałów zawsze było wyzwaniem i pomimo ostatnich postępów w metodach i instrumentach, nadal nim jest.

Technika Through Diamond (TDT)

Innowacją w tej technice jest ocena wgłębienia diamentu Vickersa, która odbywa się poprzez obserwację przez diament Vickersa za pomocą kamery CCD. W tym celu konieczne jest oświetlenie wewnętrznych powierzchni diamentu za pomocą diod elektroluminescencyjnych (LED) rozmieszczonych geometrycznie.

Aby uzyskać najwyższą rozdzielczość obrazu wgłębienia, konieczne jest dopasowanie długości fali światła LED i charakterystyki czułości spektralnej układu CCD.

Specjalny system soczewek został opracowany i dostosowany do diody LED, aby zapewnić maksymalną rozdzielczość. Komputerowa ocena wgłębienia i określenie długości przekątnej odbywa się w trzech krokach.

Pierwszy krok lokalizuje przybliżoną pozycję wgłębienia. Następnie dokładny przebieg granicy wgłębienia jest określany w lokalnych okolicach (tzw. Obszary zainteresowania) poprzez zastosowanie odpowiednich „filtrów przejścia” do określenia przejścia skali szarości.

Na koniec powierzchnia wgłębienia i przekątne są określane za pomocą przecięć obliczonych granic i krawędzi diamentu Vickersa. Zgodnie z definicją Vickersa, wartość HV jest obliczana dla zastosowanego obciążenia testowego.