Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: «Механічні властивості та конструкційна міцність матеріалів»

1. Вимірювання твердості по Роквеллу

метал твердість алмазний наконечник

Однією з найбільш поширених характеристик, що визначають якість металів і сплавів є можливість їх застосування в різних конструкціях і при різних умовах роботи, є твердість. Випробування на твердість робиться частіше, ніж визначення інших механічних характеристик металів: міцності, відносного подовження і ін..

Твердістю матеріалу називають здатність чинити опір механічному проникненню в його поверхневий шар іншого твердого тіла. Для визначення твердості в поверхню матеріалу з певною силою вдавлюється тіло (індентор), виконане у вигляді сталевої кульки, алмазного конуса, піраміди або голки. За розмірами одержуваного на поверхні відбитка судять про твердість матеріалу. Залежно від способу вимірювання твердості матеріалу, кількісно її характеризують числом твердості по Бринелю (НВ), Роквеллу (HRC) або Віккерсу (HV). Існує кілька способів вимірювання твердості, що розрізняються за характером впливу наконечника. Твердість можна вимірювати шляхом вдавлення індентора (спосіб вдавлення), ударом або ж по відскоку наконечника - кульки. Залежно від швидкості додатка навантаження на індентор твердість розрізняють статичну (навантаження прикладається плавно) і динамічну (навантаження прикладається ударом).

Широке поширення випробувань на твердість пояснюється низкою їх переваг перед іншими видами випробувань:

Ш простота вимірювань, які не вимагають спеціального зразка і можуть бути виконані безпосередньо на перевірених деталях;

Ш висока продуктивність;

Ш вимірювання твердості звичайно не тягне за собою руйнування деталі, і після вимірювання її можна використовувати за своїм призначенням;

Ш можливість орієнтовно оцінити за твердістю інші характеристики металу, в першу чергу межа міцності.

Вимірювання твердості по Роквеллу:

При цьому методі індентором є алмазний конус чи сталевої загартований кульку. На відміну від вимірювань за методом Брінелля твердість визначають за глибиною відбитка, а не по його площі. Глибина відбитка вимірюється в самому процесі вдавлення, що значно спрощує випробування. Навантаження додається послідовно у дві стадії (ГОСТ 9013-59): спочатку попередня, зазвичай рівна 10 кгс (для усунення впливу пружною деформації і різного ступеня шорсткості), а потім основна.

Після додатки попереднього навантаження індикатор, що вимірює глибину відбитка, встановлюється на нуль. Коли відбиток отримано додатком остаточної навантаження, основне навантаження знімають і вимірюють залишкову глибину проникнення наконечника t.

Твердість вимірюють на приладі Роквелла в нижній частині станції якого встановлено столик. У верхній частині станції індикатор, масляний регулятор і шток, в якому встановлюється наконечник з алмазним конусом (які мають кут при вершині 1200 і радіус заокруглення 0,2 мм) або сталевим кулькою діаметром 1,588 мм. Індикатор представляє собою циферблат, на якому нанесені дві шкали (чорна і червона) і є дві стрілки - велика (покажчик твердості) і маленька - для контролю величини попереднього навантаження, сообщаемого обертанням маховика. Столик з встановленим на ньому зразком для вимірів піднімають обертанням маховика до тих пір, поки мала стрілка не опиниться проти червоної точки на шкалі. Після цього повертають шкалу індикатора (коло циферблата) до збіги цифри 0 на чорній шкалою з великою стрілкою. Потім включають основне навантаження, яка визначається вантажем, і після зупинки стрілки зчитують значення твердості по Роквеллу, що представляє собою цифру. Столик із зразком опускають, обертаючи маховик проти годинникової стрілки.

Твердомір Роквелла вимірює різницю між глибиною відбитків, отриманих від вдавлення наконечника під дією основної та попередньої навантажень. Кожне тиск (одиниця шкали) індикатора відповідає глибині вдавлювання 2 мкм. Однак умовне число твердості по Роквеллу (HR) являє собою не зазначену глибину вдавлення t, а величину 100 - t по чорній шкалі при вимірюванні конусом і величину 130 - t по червоній шкалою при вимірюванні кулькою.

Числа твердості по Роквеллу не мають розмірності і того фізичного змісту, який мають числа твердості по Бринеллю, однак можна знайти співвідношення між ними за допомогою спеціальних таблиць.

Твердість за методом Роквелла можна вимірювати:

- Алмазним конусом із загальною навантаженням 150 кгс. Твердість вимірюється за шкалою С і позначається HRC (наприклад, 65 HRC). Таким чином визначають твердість загартованої і відпущеної сталей, матеріалів середньої твердості, поверхневих шарів товщиною більше 0,5 мм;

- Алмазним конусом із загальною навантаженням 60 кгс. Твердість вимірюється за шкалою А, збігається зі шкалою С, і позначається HRA. Застосовується для оцінки твердості дуже твердих матеріалів, тонких поверхневих шарів (0,3... 0,5 мм) і тонколистового матеріалу;

- Сталевим кулькою із загальною навантаженням 100 кгс. Твердість позначається HRB і вимірюється по червоній шкалою B. Так визначають твердість м'якої (відпалений) стали і кольорових сплавів.

При вимірі твердості на приладі Роквелла необхідно, щоб на поверхні зразка не було окалини, тріщин, вибоїн та ін Необхідно контролювати перпендикулярність програми навантаження і поверхні зразка і стійкість його положення на столику приладу. Відстань відбитка має бути не менше 1,5 мм при вдавливании конуса і не менше 4 мм при вдавливании кульки. Твердість слід вимірювати не менше 3 разів на одному зразку, усереднюючи отримані результати. Перевага методу Роквелла в порівнянні з методами Брінелля і Віккерса полягає в тому, що значення твердості за методом Роквелла фіксується безпосередньо стрілкою індикатора, при цьому відпадає необхідність в оптичному вимірі розмірів відбитка.

2. Динамічні методи випробування твердості

В процесі виготовлення металевих конструкцій різного призначення та їх експлуатації важливе значення має достовірна оцінка твердості і механічних властивостей металу. Зазначені характеристики є основними для проведення розрахунків на міцність та оцінки якості металу як у вихідному стані, так і після певної напрацювання, яка може привести до їх істотної зміни. В даний час методи контролю та діагностики механічних властивостей матеріалів, засновані на вимірі твердості, є найбільш простими і доступними. Головне істотністю методу твердості полягає в можливості оперативної оцінки механічних характеристик металу готових виробів, конструкцій. У зв'язку з цим даний метод застосовується практично у всіх галузях промисловості для контролю якості виробів в процесі виробництва і експлуатації. При цьому є очевидним, що ця операція має супроводжувати весь ланцюжок її застосування, включаючи вхідний контроль, контроль стабільності технологічних процесів при виготовленні обладнання, оцінку якості готової продукції, діагностування обладнання в процесі його експлуатації для визначення його залишкового ресурсу, при ремонті устаткування та ін.. методи визначення твердості. Статичні і динамічні методи вимірювання твердості. Історії становлення та розвитку методів вимірювання твердості яка налічує кілька століть, присвячені докладні огляди та цілі монографії. Способи та технічні засоби вимірювання твердості, а також зв'язок твердості з іншими характеристиками механічних властивостей матеріалів з давніх пір привертали увагу багатьох дослідників - теоретиків і практиків. Виконані в цій галузі роботи, спрямовані на вирішення теоретичних і прикладних задач контактної деформування дозволили встановити закономірності зміни твердості в залежності від різних технологічних і конструкційних факторів. Показано можливість використання результатів вимірювання твердості для оцінки стандартних механічних властивостей при розтягуванні, створені нові конструкції стаціонарних і портативних приладів для вимірювання твердості. Роботи багатьох дослідників спрямовані на встановлення зв'язку діаграм вдавлювання з діаграмами розтягування. При встановленні кореляційних зв'язків між напруженнями при розтягуванні і вдавлюванні у пластичній області приймалося умова рівності значень пластичних деформацій. Поряд з розвитком експериментальних методів вимірювання твердості істотний прогрес був досягнутий і вирішенні завдань у галузі механіки деформування матеріалів.

Список літератури

1. В.О. Пчелінцев, А.І. Дегула.

2. Нейль Г. Твердість металів і її вимір. М. JI. Металургія.

3. Григорович В.К. Твердість і мікротвердість металів. М.: Наука. 1976. 230 с.

4. Гудков А.А., Славський Ю.І. Методи вимірювання твердості металів і сплавів. М.: Металургія. 1982,107 с.

5. Колмаков А.Г., Терентьєв В.Ф., Бакіров М.Б. Методи вимірювання твердості.

Размещено на Allbest.ru