Вимірювання твердості за Роквеллом

1. Мета роботи:

1.1 Вивчення, будови та роботи твердомірів ТШ-2 і ТК-2.

1.2 Ознайомитись з правилами техніки безпеки при роботі на твердомірах.

1.3 Виміряти величини твердості м’яких, середньої твердості і твердих матеріалів при допомозі твердомірів ТШ-2 та ТК-2 і порівняти отримані результати.

1.4 По отриманим числам твердості визначити величини границі міцності, використовуючи співвідношення між НВ і σ_в.

2. Матеріальне забезпечення.

2.1 Твердоміри ТШ-2; ТК-2.

2.2 Зразки для випробувань на твердість

2.3 Мікроскоп для визначення діаметра відбитка

2.4 Таблиця чисел твердості.

2.5 Методичні вказівки до підготовки і проведення лабораторної роботи.

3. Вимоги техніки безпеки.

3.1 Студенти, які не пройшли інструктаж по техніці безпеки до проведення лабораторної роботи не допускаються.

3.2 Забороняється самостійне включення твердомірів і працювати на них без дозволу викладача.

3.3 Необхідно перевірити наявність заземлення твердомірів, не повинно бути пошкодженої електромережі.

3.4 Навішення грузів на ТШ-2 повинна робити одна людина під контролем викладача.

3.5 Забороняється працювати на твердомірах із знятими огородженнями.

3.6 Забороняється проводити прибирання, чищення, змазування при роботі твердомірів

Вимірювання твердості за Роквеллом

Суть методу в тому, що у випробовуванні матеріал заглиблюються алмазний конус з кутом при вершині 120є або сталева загортована кулька діаметром 1,59 мм. Іноді замість алмазного використовують твердосплавний конус. Щоб уникнути впливу мікро нерівностей і складної конфігурації поверхні, до алмазного конуса послідовно прикладають дві сили - попередню і основну.

Спочатку до алмазного конуса прикладають попередню силу F_0, під дією якої він заглиблюється в метал на величину h_0. Потім плавно додають основну силу F₁, внаслідок чого заглиблення конуса зростає до значення h₀ + h₁.

Загальне навантаження буде рівне сумі:

F = F₀ + F₁

Попереднє навантаження у всіх випадках рівне 10 кг, а основне:

при вдавлюванні сталевої загартованої кульки (шкала В)

F₁ = 90 кг; F = 10 + 90 = 100 кг

При вдавлюванні алмазного конуса (шкала С)

F₁ = 140 кг; F = 10 + 140 = 150 кг

Після зняття основної сили F₁ залишається попередня сила F₀. Під дією пружних деформацій металу алмазний конус дещо піднімається вгору і займе положення, що визначається розміром h₀ + h₁.

Число твердості по Роквеллу - число абстрактне і виражається в умовних одиницях. За одиницю твердості прийнята величина відповідна осьовому переміщенню наконечника на 0,002 мм. Циферблат твердоміра розділений на 100 поділок, кожна з яких відповідає глибині вдавлювання 0.002 мм.

Нульова поділка чорної шкали (шкала С) збігається з початковим положенням стрілки. Червона шкала (шкала В) зміщена відносно нульової поділки чорної шкали на 30 поділок в напрямку, протилежному руху стрілки індикатора.

При вдавлюванні наконечника початкова поділка червоної шкали співпадає з поділкою 30 на циферблаті індикатора.

Це зроблено по тій причині, що глибина вдавлювання часто перевищує 0,2 мм і тоді стрілка при вдавлюванні робила би поворот більше ніж на 100 поділок, тобто значення твердості могло би одержатись від’ємним.

Твердість за Роквеллом визначають за величиною різниці заглиблення h₀ + h алмазного конуса в матеріал під дією загальної сили F₀ + F₁, але після зняття основної сили F₁ і заглиблення h₀ під дією попередньої сили, заглиблення буде:

(h₀ - h) - h = h

Якщо значення h розглядати як характеристику твердості, то воно свідчитиме, що м’які метали, для яких властива більша величина заглиблення алмазного конуса, мають вищу твердість, ніж тверді. Для уникнення цього протиріччя під час визначення твердості за Роквеллом від вибраної умовної величини заглиблення h_max віднімають значення h і отримують h_max - h. Оскільки твердість за Роквеллом прийнято виражати не в мм, а в поділках шкали індикатора, то величину h_max - h ділять на ціну поділки шкали С (С=0,002 мм).

При застосуванні: алмазного конуса h_max = 0,20 мм

h_max = 0,26 мм

4. Порядок виконання роботи

4.1 Вивчити вимоги техніки безпеки при роботі на твердомірах.

4.2 Познайомитись з схемою і принципом роботи твердоміра, його включення і виключення.

4.3 Підготувати дослідний зразок для випробувань на твердомірах. Поверхня зразка повинна біти чистою, без слідів масла і інших забруднень. Гальванічні покриття, окалина повинні бути усунені. Опорна поверхня повинна бути плоскою і щільно прилягати до опорного стола.

4.4 Поверхня опорного стола повинна бути чистою і гладкою.

4.5 Вибрати в залежності від зразка задані умови випробовувань: нагрузку, діаметр кульки або алмазний конус, час витримки (ТШ-2) чи шкалу (ТК-2).

4.6 Підібрати наконечник і закріпити його в шпинделі за допомогою встановлювального гвинта.

4.7 Підібрати і встановити тягарі відповідно вибраному наконечнику і стосовно до шкали, по якій будуть вести випробовування.

4.8 Установити випробовуваний зразок на стіл приладу.

4.9 Провести замір твердості і занести дані в таблицю випробовувань.

4.10 Провести переведення твердості з НВ на HR_c чи навпаки по таблиці чисел твердості.

4.11. Викреслити схему випробовувань.

F1

F0 F0 F0

.

h0

h1 h

Поверхня зразка

100

80 h

60 h1

40 hmax

20 HR

0

4.12. Скласти і здати звіт про виконану роботу.

Висновок

На лабораторній роботі я вивчив будову твердоміра ТК-2, ознайомився з правилами техніки безпеки при роботі на твердомірах, виміряв величину твердості матеріалів за допомогою твердоміра ТК-2 і порівняв отримані результати.

Література

1. Черток Б.Е. Лабораторные работы по технологии металлов и конструкционным материалам. М. Машиностроение, 1969

2. Самокоцкий А.И. Кунявский М.Н. Лабораторные работы по металловеденью и термической обработке металлов. М. Машиностроение, 1981.

3. Сологуб М.А. і др. Технологія конструкційних матеріалів. К. Вища школа. 2002.

4. Кузьмин Б.А. Технология металлов и конструкционные материалы. М. Машиностроение, 1989.

5. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. М. Машиностроение, 1987

6. Попович В.В., Попович В.В. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство. Львів "Світ", 2006