Đo độ cứng Barcol là phương pháp kiểm tra độ cứng lõm, hỗ trợ đánh giá khả năng chống biến dạng vĩnh viễn của vật liệu. Phép đo thường được áp dụng trong kiểm soát chất lượng đối với nhựa cứng, nhôm, hợp kim nhôm, đồng và thau. Với một số vật liệu composite gia cường sợi, kết quả đo còn có thể được sử dụng để theo dõi mức độ đóng rắn và liên kết chéo của nhựa.
PosiTector BHI là thiết bị đo độ cứng Barcol cầm tay của DeFelsko. Thiết bị có màn hình số, bộ nhớ tích hợp và bộ hẹn giờ đo có thể điều chỉnh kèm đếm ngược trên màn hình. Cách hiển thị số giúp người dùng đọc kết quả trực tiếp thay vì phải ước lượng theo thang tương tự.
Độ cứng Barcol là gì?
Độ cứng vật liệu thể hiện khả năng chống lại biến dạng vĩnh viễn như uốn, trầy xước, mài mòn hoặc cắt. Trong phép đo Barcol, đầu ấn có hình dạng xác định được liên kết với lò xo đã hiệu chuẩn và tác động lên bề mặt mẫu. Độ lún của đầu ấn là cơ sở để xác định giá trị độ cứng: đầu ấn lún càng sâu thì vật liệu càng mềm.
Thiết bị đo Barcol gồm bộ phận hiển thị và đầu ấn. Theo thông tin về ASTM B648 trong tài liệu nguồn, đầu ấn là côn cụt bằng thép tôi cứng, có góc 26° và đầu phẳng. Giá trị Barcol cao hơn biểu thị vật liệu cứng hơn. Một đơn vị Barcol tương ứng với chuyển động của đầu ấn là 0,0076 mm. Mức 0 thể hiện đầu ấn đi hết hành trình 0,76 mm, còn mức 100 thể hiện đầu ấn không xuyên vào bề mặt.
Khi nào cần đo độ cứng Barcol?
Kiểm tra độ cứng Barcol phù hợp khi cần đối chiếu độ cứng của chi tiết với yêu cầu kiểm soát chất lượng đã xác định. Trên nhôm và hợp kim nhôm, kết quả hỗ trợ kiểm tra tính đồng nhất của vật liệu. Với nhựa cứng có hoặc không gia cường, phép đo cung cấp chỉ dấu so sánh về độ cứng bề mặt.
Đối với một số nhựa và composite polymer gia cường sợi, độ cứng có xu hướng tăng theo quá trình đóng rắn cho đến khi đạt mức cực đại đặc trưng của loại nhựa. Vì vậy, cần xác định rõ tiêu chí đánh giá, vị trí lấy mẫu và điều kiện đo trước khi so sánh các lô vật liệu.
Quy trình đo độ cứng Barcol
1. Chuẩn bị vị trí đo
Đặt mẫu trên bề mặt cứng, phẳng và vững chắc để tránh mẫu bị uốn hoặc biến dạng trong quá trình thử. Đây là yêu cầu quan trọng, đặc biệt với chi tiết mỏng: nền đỡ mềm hoặc không ổn định có thể làm kết quả thấp hơn thực tế.
Không thực hiện vết ấn quá gần mép chi tiết hoặc các vết ấn trước đó. Khoảng cách tối thiểu được nêu trong tài liệu là 3 mm, tương đương 1/8 inch. Bề mặt đo cần sạch và tạo điều kiện để chân thiết bị tiếp xúc phẳng.
2. Đặt thiết bị vuông góc với bề mặt
Giữ PosiTector BHI vuông góc với vùng thử. Với chi tiết nhỏ hoặc có hình dạng không đều, có thể dùng căn chêm để nâng phần chân thiết bị khi cần, nhằm duy trì tư thế đo ổn định. Việc nghiêng đầu ấn hoặc để thiết bị trượt trên mẫu có thể làm sai lệch kết quả và có khả năng ảnh hưởng đến đầu đo.
3. Thực hiện phép đo
Ấn đầu đo xuống đến khi phần chân của đầu ấn tiếp xúc hoàn toàn, phẳng với bề mặt. Bộ hẹn giờ sẽ bắt đầu đếm ngược theo thời gian đã cài đặt. Khi thời gian về 0 giây, thiết bị hiển thị giá trị đo; nếu chức năng bộ nhớ được kích hoạt, số đọc có thể được lưu vào bộ nhớ trong.
Cách kiểm tra độ chính xác của PosiTector BHI
Theo hướng dẫn nguồn, nên kiểm tra độ chính xác vào đầu và cuối mỗi ca làm việc bằng các đĩa thử và tấm cân bằng đi kèm. Đặt thiết bị trên bề mặt cứng, phẳng; đặt chân máy lên tấm cân bằng và bố trí đĩa thử dưới đầu ấn. Sau đó, ấn thiết bị chắc chắn xuống và quan sát kết quả trên màn hình.
Thực hiện từ 3 đến 5 phép đo trên mỗi đĩa thử để đánh giá tính nhất quán. Các vị trí ấn phải cách nhau tối thiểu 3 mm. Quy trình này giúp phát hiện biến động kết quả trước hoặc sau một chuỗi phép đo, đồng thời hạn chế việc đánh giá thiết bị chỉ dựa trên một lần đo đơn lẻ.
Các chức năng hỗ trợ kiểm soát dữ liệu đo
PosiTector BHI hiển thị số trực tiếp để hỗ trợ giảm sai sót khi đọc thang đo. Thiết bị có khả năng lưu số đọc, hiển thị thống kê trên màn hình như giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và giá trị nhỏ nhất/lớn nhất. Những thông tin này hữu ích khi cần theo dõi xu hướng kết quả trong một loạt phép đo.
Thiết bị cũng có chế độ hiển thị liên tục, phù hợp khi không cần dùng bộ hẹn giờ hoặc khi xác minh kiểm tra. Chức năng cảnh báo HiLo có thể đưa ra cảnh báo âm thanh và hình ảnh khi số đọc vượt giới hạn do người dùng thiết lập. Phiên bản Advanced của PosiTector BHI có Auto Sub-Batch để tự tạo lô phụ sau khi lưu đủ số lượng kết quả cần thiết.
Tiêu chuẩn liên quan đến phép đo Barcol
ASTM B648
ASTM B648 là phương pháp thử độ cứng lõm của hợp kim nhôm bằng thiết bị ấn Barcol. Khi áp dụng, mẫu cần được đỡ trên bề mặt phẳng và cứng để không bị cong hoặc biến dạng. Đặt chân và ống đầu đo lên bề mặt, giữ đầu ấn vuông góc với chi tiết, sau đó tác động lực nhanh để tạo tiếp xúc chắc chắn. Tránh kéo trượt hoặc cào đầu dò trên mẫu.
ASTM D2583
ASTM D2583 đề cập đến việc xác định độ cứng lõm của nhựa cứng có gia cường và không gia cường bằng thiết bị ấn Barcol. Nguyên tắc thao tác tương tự: mẫu phải có nền đỡ cứng, thiết bị được giữ vuông góc và đầu đo không được trượt trên bề mặt. Đối với cả hai tiêu chuẩn, cần xem tiêu chuẩn đầy đủ và quy trình kiểm soát nội bộ để lựa chọn mẫu, số điểm đo và cách chấp nhận kết quả phù hợp.
Lưu ý để kết quả đo nhất quán
- Đảm bảo mẫu được đỡ chắc, đặc biệt với vật liệu mỏng hoặc dễ biến dạng.
- Giữ thiết bị vuông góc và để chân máy tiếp xúc phẳng với bề mặt.
- Không đo sát mép chi tiết hoặc sát các vết ấn cũ; duy trì khoảng cách tối thiểu 3 mm.
- Không trượt hoặc cào đầu dò khi tạo phép đo.
- Kiểm tra thiết bị bằng đĩa thử và tấm cân bằng theo lịch vận hành phù hợp.
- Đánh giá kết quả theo yêu cầu vật liệu, quy trình chất lượng và tiêu chuẩn áp dụng.
Thực hiện đúng thao tác đo độ cứng Barcol giúp tăng độ tin cậy khi đánh giá nhôm, kim loại mềm, nhựa cứng và một số vật liệu composite. Việc chuẩn bị bề mặt, tạo nền đỡ vững, kiểm tra thiết bị và quản lý dữ liệu đo là các yếu tố cần được kiểm soát đồng thời.
