На головну

Механічні властивості

  1. B) механічні
  2. III. Психічні властивості особистості - типові для даної людини особливості його психіки, особливості реалізації його психічних процесів.
  3. XI. Пристосування ТА ІНШІ ЕЛЕМЕНТИ, властивості. Здібностей та обдарувань АРТИСТА
  4. А. Властивості і види рецепторів. Взаємодія рецепторів з ферментами і іонними каналами
  5. Акустичні властивості фрикційного контакту
  6. Акустичні властивості фрикційного контакту в умовах автоколивань
  7. АЛГОРИТМ І ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ

Вибір того чи іншого аналітичного методу вимірювання залежить від мети вимірювання та необхідної точності остаточних результатів.

Мета проведення досвіду накладає суттєві обмеження на вибір методу дослідження. При експрес-аналізах використовуються прості і швидкі методи, при точних дослідженнях доводиться вдаватися до більш складним, більш прецизійним і більш чутливі методам. Великий вплив на вибір методу надає хімічний склад і біологічні властивості, досліджуваної проби. На вибір методу і точність результатів вимірювання впливають мікрокліматичні умови і, перш за все, температура і вологість повітря.

Для вирішення поставлених в роботі завдань доцільно застосувати інструментальний метод і використовувати сучасні газоаналізатори - сигналізатори, які дозволяють в короткий період і з достатньою точністю накопичувати статистичний матеріал, узгоджуються для подальшої обробки даних з ПЕОМ (при застосуванні програмного забезпечення, що поставляється виробником).

Прилади оперативного контролю складу газів:

Мультігазовая переносний газоаналізатор сигналізатор (ГАС) «Комета» призначений для контролю концентрацій газів. ГАС «Комета» випускаються в наступних варіантах: «Комета» - для контролю кисню О2 і метану CH4; «Комета-3» - для контролю кисню О2, метану CH4 і чадного газу CO; «Комета-4» - для контролю кисню О2, метану CH4, чадного газу CO і сірководню H2S. На передній панелі корпусу ГАС «Комета» розташовані: цифровий рідкокристалічний індикатор; кнопка включення живлення; камера з газочутливі сенсорами; кнопка автокалибровки по кисню; світлодіоди, що сигналізують про перевищення допустимих порогів концентрації контрольованих газів; сирена і кнопка виключення сирени. На задній стінці корпусу розташовані штуцер для приєднання насоса і роз'єм для зарядки акумуляторів.

Мал. 9. Загальний вигляд газоаналізатора «Комета»

Основні технічні характеристики газоаналізатора викладені в табл. 1.

Мікропроцесорний газоаналізатор «Інфралайт - МК» призначений для вимірювання вмісту оксиду вуглецю, вуглеводнів, діоксиду вуглецю, кисню, оксиду азоту в відпрацьованих газах і числа обертів двигуна автомобілів.

Рис.10. Загальний вигляд приладу «Інфралайт - МК»

Область застосування приладу обширна, використовується як засіб контролю токсичності двигунів при перевірці технічного стану автотранспортних засобів органами контролю та екологічними службами в якості засобу діагностики при регулюванні двигунів при їх розробці, виробництві і технічному обслуговуванні. Прилад має високу надійність і стабільність показань, малу вагу і енергоспоживання, висока селективність, автоматичне калібрування нульових показань, автоматичне відділення вологи, розрахунок значення коефіцієнта надлишку повітря, вимірювання температури масла двигуна. Для зручності регулювання двигуна в приладі передбачено виносної пульт індикації і управління (табл. 2).

Інфрачервоний газовий аналізатор «GA - 94» сертифікований для використання в місцях з класом небезпеки EExibe IIB T3. В даний час існують дві моделі з діапазонами: 0 ... 5% або 0 ... 100% CH4. Дозволяє вимірювати концентрації таких газів як CH4, СО2 і О2. Використовуючи додаткові опції вимірюється температура навколишнього повітря, атмосферний тиск і автоматично вносяться корективи. За допомогою змінних датчиків можливо вимірювання концентрації H2S, CO, SO2, NO2, Cl2, H2 і HCN з наступним записом результатів в пам'ять приладу з автоматичною реєстрацією часу і дати кожного записуваного вимірювання. Є вбудований насос для забору проби і вбудована програма калібрування.

Пам'ять приладу дозволяє зберегти до 800 записів, які можуть бути переглянуті в будь-який час, дані можуть бути перевантажені на ПК. Тривалість безперервної роботи без підзарядки 8 ... 10 годин.

Газодозіметр «Multiwarn - II» призначений для оперативного контролю концентрації від одного до п'яти з 36 газів (горючі гази, алкани, О2, СО, CO2, H2S, NO, NО2, SО2, NН3, HCN, Cl2, COCl2 (фосген), РН3 (фосфін) і ін. гідриди, етиленоксид) в промислових викидах, технологічних процесах, контролі робочих місць, а також на недолік і надлишок кисню.

Мал. 12. Панель управління газодозіметра «Multiwarn - II»:

1 рідкокристалічний дисплей; 2 - копки управління;

3 - світловий індикатор

Має до п'яти каналів вимірювання концентрації вибухонебезпечних токсичних газів і кисню в навколишньому повітрі. Прилад автоматично «дізнається» сенсор і налаштовується на вимірюваний газ. Про настання небезпеки і перевищенні ГДК контрольованого газу прилад повідомляє світловим і звуковим сигналами. Вбудована пам'ять, що вміщає свідчення за 50 годин роботи з інтервалом запису від 1 с до 1 год, забезпечує збереження результатів вимірювань, а наявність комп'ютерного інтерфейсу RS-232 дає можливість їх подальшої обробки. До особливостей слід віднести багатофункціональність приладу для вимірювань, наявність вбудованого насоса. На вибір будь-3 з 14 електрохімічних змінних сенсорів для 36 газів; один з 2-х ІК сенсорів на СО або Ех (вуглеводні з перекалібровка на будь-який з 80 газів); мікропроцесорний облік перехресного впливу газів; додаткове універсальне програмне забезпечення; одночасний контроль по 5 газам і тривожна сигналізація за двома порогам на кожному каналі; автоматичне розпізнавання встановленого сенсора; російськомовний інтерфейс.

Характеристики ІЧ сенсорів:

- Електрохімічні сенсори за рахунок перехресної чутливості дозволяють контролювати після перекалібрування до 36 газів.

- Мають термін служби 18 ... 36 місяців з періодичністю калібрування не частіше, ніж 1 раз в 3 ... 6 місяців.

- IR-Ex сенсор дозволяє після перекалібрування контролювати один з 80 вуглеводнів, в тому числі ароматичні.

Мал. 13. Загальний вигляд газодозіметра «Multiwarn - II»:

1-гніздо для підключення додаткового рукава; 2-забірний канал

Основні технічні характеристики, програмна структура, перелік вимірюваних газів представлені в таблиці 3, 4.

Технічні характеристики газоаналізатора-сигналізатора «Комета»

Таблиця 1

 діапазон вимірів  О2  CH4  CO  H2S
 1) 0 ... 30% 2) 0 ... 100%  0 ... 3%  0 ... 200 мг / м3  0 ... 50 мг / м3
 Похибка установки порогів  0,2 об. частки  0,2 об. частки  15%  15%
 Термін життя сенсора  10 років  5 років  4 роки  4 роки
 Робочий діапазон температур  1) 0 ... + 50?C 2) -30 ... + 50?C
 Час безперервної роботи  70 годин
 періодичність повірки  1 раз на рік
 Гарантійний термін служби  18 міс.
 маса  600 г

Мал. 11. Загальний вигляд приладу «GA - 94»

Технічні характеристики мікропроцесорного

газоаналізатора «Інфралайт МК»

Таблиця 2

 Діапазони вимірювань:  параметри
 CO  0 ... 10%
 CH  0 ... 5000 ppm
 NO  0 ... 2000 ppm
 O2  0 ... 25%
 SO2  0 ... 120%
 Частота обертання колінчастого вала  500 ... 10000 об / хв
 Наведена похибка:  
 - Для каналів СО, СН  ± 5%
 - Для каналу тахометра  ± 2,5%
 Час встановлення показань.  10 сек
 Час прогріву (при 20 ° С)  15 хв.
 Живлення:  
 - Від мережі змінного струму  220 В 50 Гц
 - Від джерела постійного струму  12В
 Середня споживана потужність  12 Вт
 маса  5,5 кг
 Міжповірочний інтервал газоаналізатора  1 рік

Технічні характеристики газодозіметра «Multiwarn - II»

Таблиця 3

 Умови навколишнього середовища  Між 40 і 55 ° С термін служби електрохімічних сенсорів зменшується і зростає помилка вимірів.
 При роботі  700 до 1300 ГПА; 10 до 95% отн. вологості
 Рекомендовані умови зберігання  від 0 до 30 ° С, від 30 до 80% отн. вологості повітря
 Клас захисту, робота в вертикальному положенні  IР 54
 Мінімальний інтервал зарядки  не рідше ніж кожні 3 тижні
 Час роботи при 25 ° С, без тривог і насоса з ЕХ- і інфрачервоними сенсорами  > 8 годин
 Гучність звукового сигналу на відстані 30 см.  85 dB A
 Робота з насосом  
 - Максимальна довжина шланга  30м для шланга з внутрішнім діаметром 4 мм; 45м для шланга з внутрішнім діаметром 5мм
 - Додаткове "мертве" час  2,5м для шланга з внутрішнім діаметром 4 мм, 4,5 для шланга з внутрішнім діаметром 5мм
 підведення напруги  2 входи. Користуватися тільки зарядними пристроями, дозволеними до експлуатації фірмою Дрегер
 Розміри з блоком живлення (ШхВхГ)  55мм х 110мм х 65мм
 вага  близько 1 кг
 РЄ - маркування  Електромагнітний захист (по 891336 / EWG) Вплив на IR CO2: <± 0,07 об.% Вплив на IR Ех НС: <2х відтв. нульового пунктаВліяніе на інші сенсори менше відтв. н. п.
 атестація вибухозахищеності  
 Multiwarn II без сенсора IR ісенсора CAT Ex:  ЕЕхib IIС Т4, BVS 95. D. 2072, ТUmax = 55 ° С
 Multiwarn II з сенсором IR без сенсора CAT Ex:  ЕЕхib IIB + H2 Т4, ??BVS95.D.2072, TUmax = 55 ° C
 - Сенсор CAT Ex:  ЕЕх s IIСТ4, BFVS 95.Y.6004X, TUmax = 55 ° C

Перелік газів, що визначаються газодозіметром «Multiwarn - II»

Таблиця 4

 Газ / пар  Концетрация тестового газу  Показання в% НГЗ (пеллістор)  Чутливість в% НВП пропану (инфр. Сенсор)  Моніторинг ГДК (инфр. Сенсор)
 ацетон  1 об.%  (1) / 5 -
 аміак  6 об.% - -
 Бензин / норм. бензин (DIN 51635)  0,44 об.% - -
 бензол  0.48 об. % - -
 Бутадієн-1.3  0.44 об.%  (1) / 5 -
 ізобутан - - -
 Норм, бутан  0,6 об. % -
 бутанон  0,72 об. % - -
 Бутилацетат  0.48 об.%  12,  (1) / 2 -
 циклогексан  0,48 об. % -
 циклопентан - - -
 діетиламін  0,68 об. % - -
 Діетілефір  0,68 об. %  (2) / l -
 Оцтова кислота  1,6 об. % -
 Етан  1,1 об.% -
 Етанол (4)  1,4 об.%  (1000 ppm)
 етен  1,08 об.%  (1) / 14 -
 Етін  0.6 об.% - -
 етилацетат  0,84 об.%  (1) / 2 -
 Норм. гептан (4)  0,44 об.%  (500 ppm)
 Норм. гексан  0,48 об.% -
 монооксид вуглецю  4,36 об.% - -
 метан  2 об.%  (1) / 4 -
 метанол  2,2 об.% -
 Метил -терт -бутілефір  0,84 об.% - -
 Нонан  0,18 об.% -
 Октан (4)  0,32 об.%  (500 ppm)
 Пенган (4)  0,56 об.%  (1000 ppm)
 пентанол  0,84 об.% - -
 пропан  0.84 об.%  (2) -
 норм пропанол  0,8 об.% -
 Пропен  0,8 об.%  (1) / 3 -
 пропіленоксіда  0,76 об.%  (1) / 3 -
 Стирол  0, 44 об.%  (1) / 22 -
 толуол  0,48 об.%  (1) / 5 -
 ксилол  0,44 об. %  (1) / 3 -

Механічні властивості

Механічні властивості характеризують здатність матеріалів чинити опір деформації і руйнування під дією зовнішніх сил. До основних механічних властивостей відносяться міцність, твердість, ударна в'язкість, пружність, пластичність, крихкість і ін.

міцність - Це здатність матеріалу чинити опір руйнівній дії зовнішніх сил.

твердість - Це здатність матеріалу чинити опір впровадженню в нього іншого, більш твердого тіла під дією навантаження.

в'язкістю називається властивість матеріалу чинити опір руйнуванню під дією динамічних навантажень.

пружність - Це властивість матеріалів відновлювати свої розміри і форму після припинення дії навантаження.

пластичністю називається здатність матеріалів змінювати свої розміри і форму під дією зовнішніх сил, не руйнуючись при цьому.

крихкість - Це властивість матеріалів руйнуватися під дією зовнішніх сил без залишкових деформацій.

5.1.1. статичні випробування на розтягнення.Під час статичного випробування на розтяг визначають величини, що характеризують опір матеріалів деформації і руйнування. До опору матеріалів деформації відноситься межа міцності (тимчасовий опір) ?в, А до руйнування - пластичність ?. Випробування проводяться на циліндричних (чи плоских) зразках з певним співвідношенням між довжиною l0 і діаметром d0. Зразок розтягується під дією прикладеної сили Р (Рис. 1.16, а) До руйнування. зовнішня навантаження Р викликає в зразку напруга і деформацію.

Машини для випробування на розтяг забезпечені приладом, записувати діаграму розтягування, усліе - подовження (Р - ?l). На рис. 1.16, б приведена така діаграма для низьковуглецевої сталі. Потім по цій кривій будується діаграма ?-?l. Після проведення випробувань визначаються наступні характеристики механічних властивостей.

межа пружності ?у- Це максимальне напруження при якому в зразку не виникають пластичні деформації. Згідно рис. 1.16, б визначається за формулою

межа плинності ?т- Це напруга, відповідне майданчику плинності на діаграмі розтягування. Якщо на діаграмі немає майданчика плинності (що спостерігається для тендітних матеріалів), то визначають умовний межа плинності ?0,2- Напруга, що викликає пластичну деформацію, рівну 0,2%.

Ріс.1.16. Статичні випробування на розтяг: а - Схема випробування;

б - Діаграма розтягування з майданчиком плинності; в - Без площадки плинності

Межа міцності (Або тимчасове опір) ?в- Це напруга, що відповідає максимальному навантаженні, яку витримує зразок при випробуванні:

Відносне подовження після розриву ?- відношення приросту довжини зразка при розтягуванні до початкової довжині l0,%:

де lк - Довжина зразка після розриву, l0 - Первісна довжина зразка.

Деформація може бути пружною (зникає після зняття навантаження) і пластичної (що залишається після зняття навантаження).

Відносним звуженням після розриву ? називається зменшення площі поперечного перерізу зразка, віднесене до початкового перетину зразка,%:

де Fк - Площа поперечного перерізу зразка в місці розриву. Відносне подовження і відносне звуження характеризують пластичність матеріалу.2.1.2. Визначення твердості матеріалів

Залежно від швидкості прикладання навантаження на индентор методи вимірювання твердості діляться на статичні (Навантаження прикладається плавно і безперервно) і динамічні (Навантаження прикладається ударом), а в залежності від способу прикладання навантаження - на методи вдавлення, дряпання і пружною віддачі. твердість - Властивість поверхневого шару матеріалу чинити опір пружною і пластичної деформації (або руйнування) при місцевих контактних впливах з боку іншого, більш твердого тіла (індентора), що має певну форму і розмір[1] . Однак таке визначення твердості може бути справедливо тільки для методу вдавлення. При інших методах вимірювання твердості (маятниковому, дряпанні, пружного відскоку і т. Д.) Це визначення може бути іншим.

Твердість має велике практичне значення, так як побічно характеризує такі властивості металів як зносостійкість, ріжучі властивості, конструкційну міцність і ін. Визначення цих властивостей вимагає значного часу, а вимір твердості виконується значно швидше і при менших витратах. Крім того, випробування на твердість здійснюється безпосередньо на деталях без їх руйнування, що дозволяє оцінювати якість металу в готових виробах.

З статичних методів вимірювання твердості металів і сплавів найбільшого поширення набули способи вимірювання твердості вдавленням. Суть цих методів полягає у впровадженні в випробовуваний матеріал більш твердого индентора. Вибір матеріалу і форми індентора (кульку, конус або піраміда) залежить від твердості досліджуваного матеріалу, розмірів і конфігурації зразків і виробів. При вдавливании индентора деформація відбувається в невеликому обсязі, оточеному недефор-мировалось металом за схемою всебічного нерівномірного стиснення з малою часткою нормальних напруг, що розтягують. Тому пластичну деформацію відчувають і малопластичні метали, які при інших видах механічних випробувань руйнуються крихко (наприклад, чавун). В результаті вдавлення наконечника в поверхневі шари металу за рахунок пластичної деформації після зняття навантаження залишається відбиток, за розмірами якого і судять про твердість. На ім'я дослідників, запропонувавши-ших використовувати ту чи іншу форму индентора, розрізняють наступні способи вимірювання твердості впровадженням: твердість по Брінеллю (метод Брінелля), твердість по Роквеллу (метод Роквелла), твердість за Віккерсом (метод Віккерса) і ін.

Визначення твердості по Брінеллю[2]. сутність методу полягає у вдавливании кульки (сталевого або з твердого сплаву) в зразок (виріб) під дією навантаження, прикладеної перпендикулярно до поверхні зразка протягом певного проміжку часу і вимірі діаметра відбитка після зняття навантаження (рис. 1.17, а).

Мал. 1.17. Схема вимірювання твердості металу методом Бринеля:

а - Вдавлення індентора під навантаженням P; б - Схема вимірювання діаметра відбитка мікроскопом МПБ-2 (лупою Бринелля); в - Загальний вид мікроскопа МПБ- 2: 1 - окуляр; 2 - кільце наведення різкості лінійки всередині окуляра;

3 - установче кільце для наведення різкості лунки; 4 - об'єктив; 5 - осно-вання з отвором

Метод використовується при вимірюванні твердості щодо м'яких матеріалів (незагартованої стали, чавуну, кольорових металів та їх сплавів). Число твердості по Бринеллю (МПа) визначається відношенням прикладеного навантаження P (МН) до площі поверхні сферичного відбитка F (м2) за формулою:

 (1)

де D - Діаметр вдавлюють кульки, м;

d - Діаметр відбитка, м;

На практиці значення твердості не вирахував за цією формулою, а визначають по таблиці ГОСТ 9012-59 по виміряної величиною діаметра відбитка. Діаметри кульок стандартизовані: рекомендується застосовувати кульові індентором з діаметрами в 1; 2; 2,5; 5; 10 мм.

Між числом твердості по Брінеллю і межею міцності металів ?в, МПа, існує емпірична залежність:

?в = k· НВ, де k - Коефіцієнт.

Наведемо ці залежності для деяких матеріалів (табл. 3).

Таблиця 3

Залежність між числом твердості і межею міцності для деяких матеріалів

 НВ ?в, МПа  НВ ?в, МПа
 стали  Мідь і її сплави
 1200 ... 1750  3,4 · НВ  після відпалу  5,5 · НВ
 1750 ... 4500  3,5 · НВ  наклепаного  4,0 · НВ
 алюміній  дуралюміній
 200 ... 450  3,3 ... 3,6 · НВ  після відпалу  3,6 · НВ
 Чавун і сплави титану  1, 0 · НВ  гарт + старіння  3,5 · НВ

Режими виміру твердості (діаметр кульки, навантаження, час навантаження) вибираються в залежності від товщини зразка і твердості випробуваного матеріалу по табл.4.

Таблиця 4

Орієнтовні параметри випробувань по ГОСТ 9012-59

 матеріал  НВ,    Товщина випробуваного зразка S, мм  Діаметршаріка D, мм  навантаження КD2=Р, МПа (кгс)  Час під нагр., З
 Чорні метали  > 6  30D2 = 29420 (3000)
 3-6  30D2 = 7355 (750)
 <3  2,5  30D2 = 1840 (187,5)
 > 6  10D2= 9807 (1000)
 3-6  10D2 = 2452 (250)
 <3  2,5  10D2= 612,5 (62,5)
 Кольорові металлина осно-ве міді; дурило-міни  > 6  30D2 = 29420 (3000)
 3-6  30D2 = 7355 ( 750)
 <3  2,5  30D2 = 1840 (187,5)
 > 6  10D2 = 9807 (1000)  
 3-6  10D2 = 2452 (250)
 <3  2,5  10D2 = 612,5 (62,5)
 Сплави Mg, Al, Sn, Pb, бабіт  > 6  2,5D2 = 2452 (250)  
 3-6  2,5D2 = 612,5 (62,5)
 <3  2,5  2,5D2 = 162 (16,5)

Для отримання однакових чисел твердості при випробуванні одного і того ж матеріалу кульками різних діаметрів необхідно дотримуватися закону подібності між одержуваними діаметрами відбитків. Для цього твердість вимірюють при постійному співвідношенні між величиною навантаження P і квадратом діаметра кульки D2:

 (1.3)

Це співвідношення повинно бути різним для металів з різною твердістю (див. Табл. 5.2). Діаметр кульки D і відповідне зусилля Р вибирають таким чином, щоб діаметр отпечатканаходілся в межах: 0,24 D ? d? 0,6 D.

Діаметр відбитка вимірюють за допомогою відлікового мікроскопа МПБ-2, званого також лупою Бринелля (рис. 1.17, в). Мікроскоп являє собою порожню металеву трубку (корпус) з плоским підставою 5. У верхній частині трубки розташовується окуляр 1, А в нижній частині - об'єктив 4. Для вимірювання діаметра відбитка в окулярі розміщується прозора шкала з розподілами. У центрі підстави мікроскопа розташований отвір, яке накладається на лунку таким чином, щоб нульова позначка лінійки окуляра збіглася з краєм лунки. Діаметр лунки d вимірюють з точністю 0,05 мм в двох взаємно напрямках. Для визначення твердості слід приймати середню з отриманих величин. На рис. 1.16, б показано розташування шкали лінійки мікроскопа щодо крайок лунки. Діаметр лунки, як видно з малюнка, дорівнює 4, 35 мм. Час навантаження залежить від матеріалу зразка (див. Табл. 4).

Твердість по Брінеллю позначають символом Нв (Hardness Brinell):

?НВ при застосуванні сталевої кульки (твердість деталі повинна бути менше 450 одиниць);

?HBW - при застосуванні кульки з твердого сплаву (твердість деталі 450 ... 650 одиниць).

приклади позначень:

1) при визначенні твердості сталевим кулькою або кулькою з твердого сплаву діаметром 10 мм при навантаженні 3000 кгс (29420 Н) і тривалості витримки 10 ... 15 секунд твердість по Брінеллю позначають тільки числовим значенням твердості і сімволомНВ або НВW (наприклад, 300 НВ; 600 HBW);

2) якщо випробування проведені при інших умовах (що відрізняються від наведених в табл. 5.2), то запис буде мати такий вигляд: 250 НВ 5/750 - Твердість по Брінеллю 250, виміряна сталевою кулькою діаметром 5 мм, При навантаженні 750 кгс (7355 Н) І тривалості витримки 10 ... 15 с;

3) 575 HBW 2,5 / 187,5 / 30 - Твердість по Брінеллю 575, виміряно-ва кулькою з твердого сплаву діаметром 2,5 мм, при навантаженні 187,5 кгс (1839 Н) і тривалості витримки під навантаженням 30 с.)

При вимірюванні твердості по Брінеллю повинні дотримуватися такі умови:

0 мінімальна товщина зразка повинна бути не менше 10-крат-ної глибини відбитка;

0расстояніе між центрами двох сусідніх відбитків повинно бути не менше 4d; відстань від центру відбитка до краю зразка - не менше 2,5d; для металів з твердістю менше 35 одиниць ці відстані мають бути відповідно 6d і 3d;

0образци з твердістю вище 450 НВ або 650 HBW (Кгс / мм2) Відчувати забороняється (щоб уникнути деформації і руйнування индентора);

0 з умови геометричної подоби діаметри відбитків повинні знаходитися в межах d=(0,24 ... 0,6) D.

Метод вимірювання твердості по Роквеллу[3]. сутність методу полягає у вдавливании алмазного конуса або сталевої кульки в зразок (виріб) під дією послідовно додаються попередньої Р0 = 98 Н (10 кгс) і основний Р1 навантажень і вимірі глибини вдавлення індентора h після зняття основного навантаження (рис. 1.18).

 Мал. 1.18. Схеми впровадження алмазного (а) І кульового (б) Індентором при вимірюванні твердості по Роквеллу: I- Попереднє навантаження;II -окончательное навантаження; III - вимір

Сумарне навантаження становить Р = Р0+Р1. При використанні в якості індентора алмазного конуса Р= 150 кг, а при використанні сталевої кульки-100 кг. При даній сумарного навантаження Р индентор вселиться в матеріал на глибину h1 від поверхні зразка. потім навантаження Р1 знімається. Индентор при цьому через пружності випробуваного матеріалу переміститься на відстань «е»Від вихідної вимірювальної поверхні, що відповідає залишкової глибиною проникнення наконечника. Твердістю по Роквеллу прийнято вважати відстань t в умовних одиницях, на яке индентор не дійшов до глибини, що дорівнює 0,2 мм (конус) або 0, 26 мм (сталева кулька) від вимірювальної поверхні. Всі переміщення індентора при вимірюванні твердості фікс-ються індикатором годинникового типу, по круговій шкалі якого визначають значення твердості (рис. 1.19.). Вибір навантаження і індентора для визначення твердості матеріалу по Роквеллу здійснюють за даними табл. 3. Індикатор має дві шкали (чорну і червону), які розміщені на одному циферблаті. Ціна поділки обох шкал однакова і відповідають сотої частини окружності шкали і дорівнює 0,002 мм глибини вдавлення.

а б
 Мал. 1.19. Індикатор преса Роквелла ТК-2 з циферблату шкалою твердості:а - Положення стрілок до випробування матеріалу; б - Положення стрілок після попереднього навантаження, коли маленька стрілка збігається з точкою, а велика - на нулі шкали

При цьому шкала глибин (чорна) буде мати при випробуванні конусним наконечником 0,2 / 0,002 = 100 поділок, а при випробуванні кульовим наконечником (червона шкала) 0,26 / 0,002 = 130 поділок. Через різницю поділок шкали зміщені відносно один одного на 30 одиниць (див. Рис. 1.19).

При вимірюванні алмазним конусом використовується чорна шкала, що має 100 поділок (шкали С і А). За шкалою С зазвичай вимірюють твердість загартованих сталей. За шкалою А проводять вимірювання тонких виробів або тонких шарів. Ця шкала повністю збігається зі шкалою С, але вимірювання проводяться при меншому навантаженні і меншою глибиною проникнення.

Для позначення твердості, певної за методом Роквелла, використовується символ HR, до якого додається буква, яка вказує на шкалу за якою проводилися випробування (HRA, HRB, HRC, HRF).

Таблиця 3

Вибір навантаження і наконечника для випробування твердості по Роквеллу

 шкала  Вид нако-нечніка  Допустимі межі шкали  Загальне зусилля,  призначення
HRCчорна  конус  20 ... 67  а) високовуглецева відпалена сталь; б) загартована сталь
HRA Чорна  конус  70 ... 85  а) високотверді сплави; б) тонкі тверді поверхневі шари
1
HRB Червона  кулька  25 ... 100  а) середньовуглецеву відпалена сталь; б) тверді кольорові метали
HRF Червона  кулька  50 ... 100  м'які кольорові метали

При вимірюванні сталевим кулькою використовуються червона шкала В и F, Що має 130 поділок (рахуючи від загального нуля). за шкалою В виробляють вимір твердості при її помірних значеннях, а за шкалою F визначають твердість кольорових металів і сплавів.

При вимірюванні твердості, крім навантаження на индентор, важливе значення має час прикладання навантаження. Тривалість процесу вдавлення при сумарній навантаженні P0 + P1 залежить від повзучості випробувального матеріалу. Для випадку випробування по Роквеллу експериментально встановлено, що тривалість вдавлення при сумарній навантаженні на индентор становить:

0 2 ... 3 с - для матеріалів з не залежить від часу пласти-чеський деформацією;

06 ... 8 с - для матеріалів з залежною від часу пластичною деформацією;

020 ... 30 с - для матеріалів з істотно залежить від време-ні пластичної деформацією.

Перевагою цього методу є можливість вимірювання твердості в широкому діапазоні як дуже твердих, так і порівняй-кові м'яких матеріалів. Але методом Роквелла не рекомендується вимірювати, наприклад, твердість сірих чавунів і кольорових сплавів, що містять структурні складові, що різко відрізняються за своїми механічними властивостями. Це пояснюється тим, що відбиток, одержуваний при вдавливании конуса або кульки діаметром 1,588 мм, досить малий і не завжди може рівномірно охопити всі складові структури, що призведе до великого розкиду даних по твердості. З іншого боку малий розмір відбитків дозволяє

проводити випробування на вже готових деталях. Випробування займають мало часу, і число твердості читається прямо на шкалі приладу.

Завдяки цим перевагам метод Роквелла знайшов широке практичне застосування внаслідок меншої трудомісткості в порівнянні з методом Брінелля, можливостей визначення твердості загартованих сталей і тонких поверхневих шарів. Порівняння чисел твердості по Роквеллу і по Брінеллю приведено в додатку.

Значення твердості по Роквеллу можна перерахувати на твердість по Бринеллю за допомогою емпіричних перекладних таблиць (див. Лаб. Роб № 1).

Метод Супер-Роквелла.Застосовується для вимірювання твердості тонких шарів на поверхні металів. при вимірюванні твердості дуже тонких шарів (менше 0,3 мм) використовуються шкали N (индентор - алмазний конус) і Т (индентор - сталева кулька). Навантаження для кожної шкали - 15, 30, 45кгс. Попереднє навантаження становить 3 кгс, а ціна поділки шкали індикатора - 1 мкм. Як і число твердості по Роквеллу, число поверхневої твердості по Супер-Роквеллу виражено символом HR і супроводжується вказівкою шкали виміру. наприклад, 81 HR30N являє собою число поверхневої твердості по Роквеллу 81 за шкалою 30N.

Визначення твердості за Віккерсом[4].Метод вимірювання твердості по Віккерсу регламентує ГОСТ 2999-75 (в редакції 1987 р). Суть методу полягає у впровадженні алмазного індентора у формі правильної чотиригранної піраміди з кутом при вершині 136 ° в зразок (виріб) під навантаженням Р (Кгс) і вимірі діагоналі відбитка d (Мм) після зняття навантаження (рис. 1.20).

  Мал. 1.20. Схема вимірювання твердості по Віккерсу

Значення твердості визначаються як відношення величини прикладеного навантаження до площі поверхні відбитка і формально мають розмірність кгс / мм2 (Н / мм2) за формулою

 (5.6)

де HV -твёрдость по Вікерсом, кг / мм2;

? - нахил алмазного індентером пірамідальної форми;

P - Випробувальне зусилля;

d - Середня довжина діагоналі відбитка, мм.

На практиці число твердості HV визначають за спеціальними таблицями з виміряної величиною діагоналі отпечака d.

При використанні методу Віккерса найкращими є навантаження 5, 10, 20, 30, 50 і 100 кг. У стандартному випадку застосовують навантаження 30 кгс (294 Н). Числа твердості по Віккерсу і Бринелю мають однакову розмірність і для матеріалів з твердістю до 450 НВ практично збігаються.

Приклади позначень. Запис значення твердості в 500 одиниць при навантаженні 30 кгс і часу витримки під навантаженням 10 ... 15 з позначається як 500 HV, значення твердості в 220 одиниць при навантаженні 10 кгсі часу витримки 40 с - 220 HV 10/40.

Метод Віккерса використовується для визначення твердості дета-лей малої товщини і тонких поверхневих шарів (азотування, борирование, ціанування і т. Д.), Що мають високу твердість.

 




Поняття про конструкційної міцності металів | Дефекти кристалічної будови | Основні типи діаграм стану | Зв'язок властивостей сплавів з типом діаграм стану | Діаграма стану залізо-цементит | Класифікація і маркування ливарних сталей. | Види термічної обробки і їх класифікація | Перетворення в сталі при нагріванні | Види відпалу і нормалізація | Загартування і відпустку стали |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати