Phân tích sai số khi đo độ cứng Brinell trên vật liệu không đồng nhất

Trong kiểm tra chất lượng vật liệu, độ cứng Brinell là một chỉ số quan trọng thể hiện khả năng chịu biến dạng của kim loại. Với máy đo độ cứng Brinell hiện đại từ MVTEK, quá trình này góp phần xác định độ bền, chất lượng và giá cả phù hợp nhất thị trường, đặc biệt với vật liệu không đồng nhất như đo độ cứng thép rèn đúc hoặc kim loại thô. Việc phân tích sai số trong đo độ cứng Brinell giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của kết quả, đồng thời góp phần tối ưu hóa quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng.

Quy trình và nguyên lý đo độ cứng Brinell

Nguyên tắc cơ bản của phép thử

Phương pháp đo độ cứng Brinell dựa trên hình thức tạo vết lõm. Máy sẽ sử dụng đầu dò đo độ cứng dạng viên bi cacbua vonfram (có đường kính 1, 2.5, 5 hoặc 10 mm), đặt lên bề mặt mẫu và tác dụng lực nhất định trong khoảng 10–15 giây. Sau khi lực được loại bỏ, đường kính vết lõm được đo theo hai hướng vuông góc, sau đó tính giá trị trung bình để xác định chỉ số HBW (Hardness Brinell Wolfram carbide). Giá trị này thể hiện tỷ số giữa tải trọng và diện tích vết lõm, phản ánh độ cứng của vật liệu.

Phương pháp đo độ cứng Brinell dựa trên hình thức tạo vết lõm.

Chuẩn bị bề mặt và điều kiện thử nghiệm

Việc chuẩn bị bề mặt mẫu thử rất quan trọng để phòng ngừa sai số. Bề mặt cần được gia công, mài hoặc đánh bóng để đảm bảo vết lõm rõ và thuận tiện cho việc đo đường kính. Sai số có thể phát sinh nếu bề mặt thử bị quá nhiệt hoặc khi áp dụng sai cách đo độ cứng Brinell, tác động của xử lý nguội hoặc làm sai lệch cấu trúc vật liệu. Ngoài ra, điều kiện môi trường thử nghiệm (nhiệt độ từ 10–35 °C) cũng ảnh hưởng đến kết quả đo, do đó cần kiểm soát nhiệt độ ổn định trong phòng thử nghiệm.

Nguyên nhân gây sai số trong đo độ cứng Brinell

Vật liệu không đồng nhất và cấu trúc hạt

Với vật liệu đúc, rèn hoặc kim loại thô, đo độ cứng bề mặt mỏng có thể khiến vết lõm không đồng đều, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả. Nếu vết lõm rơi vào vùng có hạt to, đường kính đo được có thể bị sai lệch, gây bất ổn định trong giá trị HBW. Trong trường hợp này, sai số có thể vượt mức cho phép (1 % đường kính bi) nếu đường kính tối đa và nhỏ nhất lệch quá nhiều.

Vật liệu không đồng nhất và cấu trúc hạt

Sai số do thiết bị và nhân tố vận hành

Đầu ấn và viên bi: chất lượng viên bi (bị trầy xước, bám bụi) hoặc bị mòn theo thời gian có thể gây sai lệch lớn. Với các đường kính bi khác nhau (1, 2.5, 5, 10 mm), định kỳ kiểm tra và hiệu chuẩn là cần thiết.

Máy thử lắc lư hoặc lệch: thiết kế máy phải đảm bảo lực tác dụng thẳng, không có chuyển động ngang. Nếu máy bị rung hoặc nghiêng, vết lõm không đều, khiến đường kính đo không chính xác.

Đe và gá hỗ trợ: nếu đế không phẳng, bị trầy xước hoặc không vững, tải trọng không được truyền đúng, dẫn đến sai số. Đối với vật liệu hình trụ nhỏ, cần đe chữ V hoặc gá chuyên dụng để giữ mẫu đúng vị trí và tránh sai lệch

Sai số do thiết bị và nhân tố vận hành

Sai số khi đo trên vật liệu không đồng nhất và các biện pháp khắc phục

Tác động của cấu trúc hạt và phương pháp giảm sai số

Với vật liệu có cấu trúc không đồng nhất, sai số đo có thể tăng lên do vết lõm chạm vào những vùng hạt to hoặc nhỏ hơn. Để giảm thiểu:

Thực hiện nhiều vết lõm ở các vị trí ngẫu nhiên đủ xa nhau (cách ít nhất ba lần đường kính vết lõm), tính trung bình để giảm tác động của biến thiên cục bộ.

Sử dụng phương pháp đo đa điểm, đặc biệt với vật liệu có bề mặt cong, cần đảm bảo bán kính cong tối thiểu gấp 2,5 lần đường kính bi, đồng thời đo theo hai trục chính và phụ.

Máy đo độ cứng điện tử Brinell Huatec HB-3000S

Điều chỉnh quy trình và kiểm soát môi trường

Kiểm soát nhiệt độ phòng và mẫu thử để tránh biến động lên kết quả.

Chuẩn hóa quy trình chuẩn bị bề mặt: mài, đánh bóng phải đồng nhất và tránh quá nhiệt.

Công cụ kiểm tra phải được định kỳ hiệu chuẩn với khối chuẩn như khối BT hoặc khối Brinell chuẩn, đảm bảo sai số E không vượt 3 % theo tiêu chuẩn đo độ cứng ASTM E10 và ISO 6506.

Đảm bảo máy thử và đầu ấn không bị rung lắc, và lực tác dụng trơn tru trong thời gian xác định (10–15 giây).

Đánh giá sai số: độ lặp lại và sai số tối đa cho phép

Tiêu chuẩn độ lặp lại (R) và sai số (E)

Để đảm bảo độ tin cậy, kết quả đo cần đạt chỉ tiêu: với độ cứng HBW ≤ 125, độ lệch tối đa R là 3 % đường kính vết lõm và sai số E cũng 3 %. Với HBW > 225, yêu cầu cụ thể R không vượt 3 % và E không vượt 3 %. Việc thực hiện nhiều phép đo và lấy trung bình giúp hạn chế sai số ngẫu nhiên.

Độ lặp lại và sai số tối đa cho phép

Áp dụng trong thực tế tại MVTEK

Máy thử Brinell của MVTEK được thiết kế đạt HRC 58 trở lên, trang bị hệ thống gá đe vững chắc, lực tác dụng chính xác và ổn định dành cho các vật liệu phù hợp đo Brinell. Đầu đo cacbua vonfram được kiểm tra định kỳ và thay thế theo quy định, kết hợp chương trình chuẩn hóa theo chuẩn ASTM E10 / ISO 6506, đảm bảo sai số được kiểm soát trong giới hạn cho phép. Ngoài ra, MVTEK cung cấp tài liệu ứng dụng, phần mềm phân tích kết quả và hướng dẫn chuẩn hóa quy trình kiểm tra để giúp khách hàng đạt độ chính xác cao nhất.

Địa chỉ mua máy đo độ cứng kim loại uy tín:

Với những ưu và nhược điểm của các phương pháp đo độ cứng, máy đo độ cứng Brinell không phải là lựa chọn tối ưu khi thực hiện kiểm tra hàng loạt, đặc biệt đối với các vật liệu cứng như thép tôi cứng. Thay vào đó, các phương pháp như Rockwell và Vickers sẽ cung cấp kết quả chính xác hơn và đáp ứng được yêu cầu về tốc độ trong các quy trình sản xuất hàng loạt. Việc lựa chọn phương pháp đo độ cứng phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời tiết kiệm thời gian và chi phí.

Với sự phát triển của công nghệ, các loại máy đo độ cứng ngày càng trở nên chính xác, dễ sử dụng và giá cả phải chăng. Để đảm bảo công việc kiểm tra độ cứng hiệu quả, các doanh nghiệp nên lựa chọn những dòng máy đo độ cứng chính xác và phù hợp với nhu cầu của mình.

Ngoài ra, bạn cũng có thể ghé thăm website mvtek.vn – thuộc Công ty Cổ phần Công nghệ Mai Vũ, một trong những nhà phân phối uy tín trong lĩnh vực thiết bị công nghệ, đặc biệt là máy đo độ cứng kim loại cầm tay, máy đo độ cứng kim loại để bàn. Với phương châm: sản phẩm chính hãng đa dạng – giá cả cạnh tranh – ưu đãi liên tục – dịch vụ khách hàng tận tâm và giao hàng miễn phí tại Hà Nội, TP.HCM, MVTEK cam kết mang đến cho khách hàng trải nghiệm mua sắm tuyệt vời và chu đáo.