Назначение
Твердомеры универсальные ТОР (далее - твердомеры) предназначены для измерения твердости изделий из металлов и сплавов контактно-импедансным (ультразвуковым) и динамическим методом в лабораторных, цеховых и полевых условиях по шкалам Бринелля, Роквелла «С», Виккерса и Шора (НВ, HRC, HV, HSD).
Описание
Твердомеры состоят из электронного блока и преобразователей (датчиков), подключаемых к электронному блоку. Преобразователи служат для формирования частотного сигнала, несущего информацию о твёрдости контролируемого изделия, с последующей передачей информации в электронный блок для обработки. Электронный блок осуществляет прием частотного сигнала с датчика прибора, преобразование его в единицы твердости, вывод результатов измерений на дисплей, статистическую обработку и другие функции.
Принцип действия ультразвуковых датчиков твердомера основан на методе измерения ультразвукового контактного импеданса (UCI - ultrasonic contact impedance). На конце металлического стержня, входящего в состав датчика твердомера, закреплен алмазный наконечник. Стержень колеблется на собственной резонансной частоте. При создании нагрузки рукой пользователя алмазный наконечник внедряется в материал и изменяет резонансную частоту стержня. Изменение собственной резонансной частоты стержня пропорционально глубине внедрения наконечника в материал. Поскольку глубина внедрения наконечника в материал является показателем твердости, то существует зависимость между изменением резонансной частоты стержня F и твердостью материала Н: H = f ( F ).
Принцип действия динамических датчиков основан на методе отскока (Leeb), который заключается в определении скорости отскока твердосплавного индентора (шарика) от поверхности контролируемого изделия. Основными частями датчика являются индентор и электромагнитная катушка. При отскоке индентора от испытуемого изделия в катушке наводится ЭДС, пропорциональная скорости отскока от поверхности изделия. Скорость отскока определяется твердостью изделия. Поскольку скорость отскока индентора является показателем твердости, то существует зависимость между скоростью отскока V и твердостью материала Н: H = f (V).
На торцевой стенке электронного блока расположен разъем для подключения датчика и разъем mini-USB для интерфейса с ПК и зарядки.
Твердомеры имеют различные модификации, определяемые типом электронного блока и комплектацией преобразователями (датчиками):
- ТОР-С (комбинированные) - электронный блок твердомеров с программным обеспечением для измерения как ультразвуковым, так и динамическим методами, датчики ультразвуковые (типы А, H, C, AL, K) и динамические (типы D, E, G);
- ТОР-3 (динамические) - электронный блок твердомеров с программным обеспечением для измерения только динамическим методом, датчики динамические (типы D, E, G);
- ТОР-4 (ультразвуковые) - электронный блок твердомеров с программным обеспечением для измерений контактно-импедансным (ультразвуковым) методом, датчики ультразвуковые (типы А, H, C, AL, K).
Предусмотрена возможность ввода в твердомер таблиц для автоматического перевода результатов измерений в основных шкалах твердости в единицы твердости Роквелла “А” (HRA), Роквелла “В” (HRB). Для динамических датчиков также применимы единицы твердости Либа (HLD). Переводные таблицы предоставляет пользователь твердомера или используются таблицы предприятия-изготовителя.
Предусмотрена возможность ввода в твердомер таблицы, определенной ГОСТ 2276177, для автоматического перевода результатов измерений по шкале Бринелля (HB) в единицы временного сопротивления св (Rm) для конструкционных углеродистых сталей перлитного класса.
Общий вид твердомеров представлен на рисунках 1, 2 и 3.
Для защиты твердомеров от несанкционированного доступа предусмотрена пломбировка одного из крепёжных винтов корпуса одноразовой голографической наклейкой на задней части электронного блока (рисунок 4).
Заводской номер в виде цифрового обозначения, состоящего из арабских цифр, обеспечивающий идентификацию каждого экземпляра средств измерений наносится с помощью печати на паспортную табличку, приклеенную на задней части электронного блока (рисунок 4).
Нанесение знака поверки на твердомеры не предусмотрено.
Рисунок 2 - Общий вид твердомеров универсальных ТОР-3
Рисунок 4 - Общий вид твердомеров универсальных с указанием мест пломбировки, нанесения знака утверждения типа и заводского номера
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) предназначено для управления работой твердомера, а также для визуального отображения на дисплее электронного блока, хранения и обработки результатов измерений.
Уровень защиты программного обеспечения «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | ТКМ659 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.01 |
| Цифровой идентификатор ПО | CRC16:0148 |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерения твердости: | |
| - по шкале Роквелла «С», HRC | от 20 до 70 |
| - по шкале Бринелля, HB | от 20 до 650 |
| - по шкале Виккерса, HV | от 20 до 1500 |
| - по шкале Шора, HSD | от 20 до 100 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности | |
| измерения твёрдости: | |
| - по шкале Роквелла «С», HRC | ±2 |
| - по шкале Бринелля, HB: | |
| а) в диапазоне от 20 до 150 НВ включ. | ±10 |
| б) в диапазоне свыше 150 до 300 НВ включ. | ±15 |
| в) в диапазоне свыше 300 до 650 НВ включ. | ±25 |
| - по шкале Виккерса, HV | |
| а) в диапазоне от 20 до 500 HV включ. | ±15 |
| б) в диапазоне свыше 500 до 800 HV включ. | ±20 |
| в) в диапазоне свыше 800 до 1500 HV включ. | ±25 |
| - по шкале Шора, HSD | ±2 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры электрического питания: - напряжение постоянного тока от аккумулятора, В, не более | 5 |
| Габаритные размеры электронного блока (длина x ширина х высота), мм, не более | 125x72x42 |
| Габаритные размеры датчика (длина х диаметр), мм, не более: - тип «А», «Н», «С» - тип «К» - тип «AL» - тип «D», «Е» - тип «G» | 155x26 80x32 200x26 145x30 205x37 |
| Масса электронного блока, кг, не более | 0,3 |
| Масса датчика, кг, не более: - тип «А», «Н», «С», «К», «AL», «D», «Е» - тип «G» | 0,2 0,3 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, оС - относительная влажность воздуха, %, не более | от - 15 до + 35 80 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 5 |
Знак утверждения типа
наносится с помощью печати на паспортную табличку, приклеенную на задней части электронного блока.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Электронный блок твердомера со встроенным аккумулятором | | 1 шт. |
| Датчик | | (1^8)* шт. |
| Соединительный кабель | | (1^4)* шт. |
| Зарядное устройство | | 1 шт. |
| USB-кабель для подключения к ПК | | 1 шт. |
| Чехол и манжета для закрепления прибора на груди (руке) оператора | | 1 шт. |
| Сумка для переноски и хранения | | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации, совмещенное с паспортом | | 1 экз. |
* - количество зависит от модификации твердомера и определяется при заказе.
Сведения о методах измерений
приведены в документе «Твердомеры универсальные ТОР. Руководство по эксплуатации» раздел 2.
Нормативные документы
Государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла, утвержденная приказом Росстандарта от 30 декабря 2019 г. № 3462;
Государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Бринелля, утвержденная приказом Росстандарта от 2 августа 2022 г. № 1895;
ГОСТ 8.063-2012 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений твердости металлов и сплавов по шкале Виккерса»;
Государственная поверочная схема для средств измерений твердости металлов по шкале Шора D и шкалам Либа, утвержденная приказом Росстандарта от 24 февраля 2021 г. № 158;
ТУ 26.51.66-011-96819331-2020 «Твердомеры универсальные ТОР. Технические условия».
