Skala twardości Leeba

Skala twardości Leeba – skala oznaczania twardości metali na podstawie pomiaru metodą dynamiczną (odbicia sprężystego) opracowaną przez Szwajcara Dietmara Leeba około 1974 roku (i opatentowaną w roku 1975 przez firmę Proceq(inne języki)). Technika ta jest udoskonaloną wersją metody skleroskopowej Shore'a.

Twardość Leeba (HL – skrótowiec od Hardness Leeb), w zależności od zastosowanej głowicy uderzeniowej, określana jest w następujących podskalach: HLD, HLDL, HLD+15, HLDC, HLC, HLE, HLS i HLG.

Oznaczenie twardości metalu w skali Leeba polega na pomiarze prędkości masy udarowej przed i po uderzeniu w próbkę oraz odpowiednim przeliczeniu otrzymanych wartości. Bijaczek o masie 5,5 g (stanowiący masę udarową), zakończony kulką z węgliku wolframu, wyrzucany jest w kierunku próbki siłą sprężyny. Rezultatem pomiaru jest iloraz prędkości bijaka po odbiciu przez prędkość przed odbiciem, pomnożony przez 1000. Wynik pomiaru (0–1000) jest w dużym stopniu uzależniony od modułu sprężystości podłużnej Younga, jako cechy określającej próbkę.

Do pomiaru twardości metodą Leeba służą twardościomierze Leeba, złożone z modułu elektronicznego (urządzenie wskazujące) i mechanicznej głowicy uderzeniowej (bijaka). Głowica (bijak) zawiera układ napędowy ze sprężyną, masę uderzeniową (bijaczek) z zamocowanym magnesem oraz cewkę, wewnątrz której porusza się bijaczek. Badanie odbywa się poprzez pomiar napięcia indukowanego w cewce w wyniku ruchu bijaczka. Wszystkie twardościomierze Leeba występują w konstrukcji przenośnej. Istnieje kilka odmian głowic uderzeniowych: D (uniwersalna), DL (do wąskich otworów i rowków), C (do cienkich elementów), G (do masywnych odlewów) itd.

Twardościomierz podaje wyniki w jednostkach HL, a także – po automatycznej konwersji – w skalach Rockwella, Brinella, Vickersa, Shore'a i Rm MPa.

Zalety

krótki czas pomiaru (1–2 s)
przenośność przyrządu (małe wymiary i masa, zasilanie bateryjne)
bezpośredni odczyt twardości
brak górnego ograniczenia masy i rozmiarów mierzonego elementu
niewielkie wymiary odcisku (dla stali poniżej 0,5 mm średnicy i 25 μm głębokości)
możliwość pomiaru elementów o wysokiej temperaturze

Wady

minimalna masa (ok. 1 kg) i grubość mierzonego elementu
ograniczenie dopuszczalnej chropowatości powierzchni

Normalizacja i możliwości wzorcowania

Metoda Leeba jest opisana między innymi amerykańską normą ASTM A956 (najstarsza) oraz niemiecką normą DIN 50156-1, -2, -3 z 2007 roku. W grudniu 2015 r. Polski Komitet Normalizacyjny wydał normę PN-EN ISO 16859-1, -2, -3, w angielskiej wersji językowej. Konwersję między skalą Leeba HLD, a skalami Rockwella, Brinella i Vickersa zawiera tablica 10 w najnowszej wersji amerykańskiej normy ASTM E140-12b.

Mimo dużego rozpowszechnienia twardościomierzy Leeba w polskim przemyśle (od lat 80. XX w.) oraz wydania Polskiej Normy w 2015 r. - do tej pory (lipiec 2017 r.) nie wzorcuje ich ani Główny Urząd Miar w Warszawie, ani laboratoria wzorcujące akredytowane przez PCA. Aktualnie w Polsce można je wzorcować jedynie metodą nieakredytowaną w niektórych laboratoriach wzorcujących. Wzorce twardości Leeba, produkowane głównie w Szwajcarii, Niemczech i Chinach, można nabyć zarówno bez ceryfikatów, jak i z farbycznymi certyfikatami kalibracji lub certyfikatami kalibracji ze znakami akredytacji zagranicznych jednostek akredytujących lub znakami zagranicznych instytutów metrologicznych.

Bibliografia

Metoda dynamiczna Leeb'a badania twardości. [w:] Podręczny Poradnik Mechanika [on-line]. www.softdis.pl. [dostęp 2014-11-28].
Stefan Frank, Jörg Sommer, Edward G. Nisbett: Standarization of the Leeb hardness testing method. www.pmijustincase.co.uk. [dostęp 2014-06-17].
ASTM A956 - 12 Standard Test Method for Leeb Hardness Testing of Steel Products, ASTM International, DOI: 10.1520/A0956-12 [dostęp 2014-11-28] .
Metoda dynamiczna Leeba – artykuł internetowy
[1] - opis zawartości normy PN-EN ISO 16859-1:2015-12