Определение твердости металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа №1

Тема: Определение твердости металлов

Цель работы: научиться определять твердость металлов по Бринеллю

Задание:

1.Провести испытание на твердость по Бринеллю образцов стали и сплавов цветных металлов различной толщины.

2.Определить твёрдость.

3.Изучить:

а) схему испытания (с зарисовкой) (и величину) твёрдости по Бринеллю;

б) устройство автоматического рычажного пресса;

в) выбор диаметра шарика и нагрузки;

г) подготовку образца для испытания;

д) подготовку прибора и проведение испытания;

е) методику измерения отпечатка с помощью луны (с зарисовкой схемы отсчета по шкале лупы);

ж) определение твердости по таблице.

4. Результаты испытания оформить в виде таблицы 3

5.Письменно ответить на контрольные вопросы.

Оборудование и материалы: автоматический рычажный пресс; образцы стали и сплавов цветных металлов различной толщины; лупу для измерения диаметра отпечатка; наждачное точило; напильник.

Пояснения к работе. Схема испытания и величина твердости по Бринеллю. Испытание на твердость по Бринеллю производится вдавливанием в испытуемый образец стального шарика определенного диаметра под действием заданной нагрузки в течение определенного времени.

Схема испытания на твердость по Бринеллю дана на рис.1. В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка). Отношение нагрузки Р, Н, к поверхности полученного отпечатка (шарового сегмента) F, мм2, дает число твердости, обозначаемое НВ:

Рисунок- 1 Схема испытания на твёрдость по способу Бринелля

Поверхность F шарового сегмента

где D - диаметр вдавливаемого шарика, мм; h - глубина отпечатка, мм.

Так как глубину отпечатка h измерить трудно, а гораздо проще измерить диаметр отпечатка d, то целесообразно величину h, мм, выразить через диаметры шарика D и отпечатка d:

Тогда поверхность F шарового сегмента, мм2:

а число твердости по Бринеллю будет характеризоваться формулой

Прибор для испытания на твердость по Бринеллю. Наиболее распространенным прибором для испытания на твердость по Бринеллю является автоматический рычажный пресс.

Автоматический рычажный пресс. Схема автоматического рычажного пресса показана на рис. 2. В верхней части станины 1 имеется шпиндель 7, в который вставляется наконечник с шариком 6, Может быть установлен один из трех наконечников с шариком диаметром 10; 5 или 2,5мм. Столик 4 служит для установки на нем испытываемого образца 5. Вращением по часовой стрелке рукоятки 15 приводят в движение винт 3, который, перемещаясь вверх, поднимает столик 4, и образец 5 прижимается к шарику 6. При вращении рукоятки 15 до тех пор, пока указатель 14 не станет против риски, пружина 8 сжимается до отказа и создается

Электродвигатель 13, который включают нажатием кнопки, расположенной сбоку пресса, приводит во вращение эксцентрик 2. При вращении эксцентрика 2 шатун 9, перемещаясь вниз, опускает рычаг 10 и соединенную с ним подвеску 11 с грузами 12, создавая этим нагрузку на шарик, который вдавливается в образец. При дальнейшем вращении эксцентрика 2 шатун 9, перемещаясь вверх, поднимает рычаг 10 и подвеску 11 с грузами 12, снимая этим нагрузку с шарика. Когда рычаг и подвеска с грузами достигнут исходного положения, автоматически дается сигнал звонком и выключается электродвигатель.

Рисунок - 2. Схема автоматического рычажного пресса для определения твердости предварительная нагрузка 1000 Н (100 кгс).

Вращением рукоятки 15 против часовой стрелки опускают столик 4.

В зависимости от грузов, установленных на подвеске 11, создается различная нагрузка (табл. 1).

Выбор диаметра шарика и нагрузки. Шарики различного диаметра (D=10; 5 и 2,5 мм) применяют в зависимости от толщины испытываемого материала.

Таблица 1

Нагрузку Р выбирают в зависимости от качества испытываемого материала по формуле

Р = KD2y

где K -- постоянная для данного материала величина, равная 300; 100 или 25.

Таблица 2

В табл. 2 приведены данные по выбору диаметра шарика и нагрузки в зависимости от твердости (в МПа) и толщины испытываемого образца. При испытании шариками разных диаметров (10; 5 и 2,5мм) применяют разные нагрузки; при испытании более мягких металлов нагрузка меньше.

Материал образца, его толщину записать в графу 2, а условия испытания (диаметр шарика и нагрузку) в графу 3 протокола испытания.

Подготовка образца для испытания. Перед испытанием поверхность образца, в которую будет вдавливаться шарик, обрабатывают наждачным камнем или напильником, чтобы она была ровной, гладкой и не было окалины или других дефектов.

При обработке поверхности образец не должен нагреваться выше 100--150°С.

Подготовка поверхности образца необходима для получения правильного отпечатка и чтобы края его были отчетливо видны для измерения.

Подготовка прибора и проведение испытания

1. Установить на подвеску 11 (см. рис. 2) грузы 12, соответствующие выбранной для испытания нагрузке.

2. Наконечник с шариком вставить в шпиндель 7 и укрепить.

3. На столик 4 поместить испытываемый образец 5. Образец должен плотно лежать на столике. Центр отпечатка должен находиться от края образца на расстоянии не менее диаметра шарика.

4. Вращением рукоятки 15 по часовой стрелке поднять столик и прижать образец 5 к шарику 6, продолжать вращать рукоятку 15 до тех пор, пока указатель 14 не станет против риски.

5. Нажатием кнопки включить электродвигатель.

6. После сигнала звонком вращением против часовой стрелки рукоятки 15 опустить столик 4 и снять с него образец с полученным отпечатком.

7. Измерить полученный отпечаток.

8. Определить твердость.

Методика измерения отпечатка и определение твердости. Полученный отпечаток измеряют с помощью лупы или микроскопа в двух взаимно перпендикулярных направлениях, диаметр отпечатка определяется как среднее арифметическое из двух измерений. Лупа (рис. 3. а) имеет шкалу (рис. 3. б), малое деление которой равно 0,1 мм.

Рисунок - 3. Лупа для измерения отпечатков:

а - внешний вид; б - шкала лупы

Рисунок - 4. Положение лупы при измерении отпечатка:

а -- правильное положение; б - неправильное положение

Лупу нижней опорной частью надо плотно установить на испытываемую поверхность образца над отпечатком (рис. 4.); если лупа не имеет специальной лампочки для освещения поверхности, вырез (окно) в нижней части лупы обратить к свету. Поворачивая окуляр, необходимо добиться, чтобы края отпечатка были резко очерчены.

Затем, передвигая лупу, надо один край отпечатка совместить с началом шкалы (рис. 5). Прочитать деление шкалы, с которым совпадает противоположный край отпечатка. Данный отсчет и будет соответствовать размеру диаметра отпечатка (на рис. 5 диаметр отпечатка d = 4,30 мм). Затем лупу или образец надо

Повернуть на 90° и измерить диаметр отпечатка второй раз.

Среднее арифметическое значение диаметра отпечатка записать в графу 4 протокола испытания. Чтобы не прибегать к длительным вычислениям твердости по приведенной выше формуле, на практике пользуются специальной таблицей, которая дает перевод диаметра отпечатка в число твердости НВ,

Полученное число твердости НВ записать в графу 7 протокола испытания.

Для получения правильной характеристики твердости данного материала необходимо провести еще два повторных испытания на твердость того же образца; полученные результаты записать в графы 5 и 6 лупы (диаметры отпечатков) и 8

и 9 (числа твердости), определить средний результат и записать его в графу 10 протокола испытания. При повторных испытаниях центр отпечатка должен находиться от центра соседнего отпечатка на расстоянии не менее двух диаметров шарика.

твердость металл бринелль

Рисунок - 5. Отсчет по шкале

Размещено на Allbest.ru