Лекції - Механічні властивості матеріалів

1.doc (12 стор.)
Оригінал


1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
^

Тоді число твердості НВ розраховується за формулою:



. (20)


Твердість по Брінеллю виражається в кГ / мм , Але за стандартом розмірність зазвичай не записується. У той же час з системою СІ вона вказується - МПа. Верхня межа виміру твердості цим методом становить НВ 450, так як при випробуванні більш твердих матеріалів відбувається деформація кульки, що перевищує стандартизований допуск.

Зіставні результати на одному зразку при використанні кульок різного діаметру виходять при постійних відносинах і , Т. к. це забезпечує виконання умов подібності деформацій. На практиці відношення підтримується в межах 0,2 ... 0,6, а в залежності від твердості матеріалів одно 30 (при НВ> 130), і 2,5 (НВ <35).


4.5 Пристрій і принцип роботи приладу Брінелля

На рис. 4.1 приведена принципова схема твердомери ТБ 5004.

Основними частинами приладу є:

1. Шпиндель 6, в який вставляються змінні індентора з кульками різного діаметра.

2. Підвіска 18 з набором вантажів.

3. Маховик 1, що переміщає опорний столик 5 із зразком у вертикальному напрямку.

4. Система важелів 12, 15, 17-19, передають навантаження на випробуваний зразок.




Малюнок 4.1 - Схема приладу для визначення твердості за Брінеллем


5. Електродвигун 21, що забезпечує роботу приладу.

6. Пульт управління з перемикачами режиму роботи, сигнальними лампами "контроль", "витримка", "мережа", реле часу.

7. Кнопки "пуск" і "стоп".


Таблиця 4.1 - Визначення твердості різних матеріалів методом

Брінелля

Матеріал


Інтервал чисел твердості за Брінеллем, НВ

Товщина випробуваного зразка, мм

Діаметр кульки, мм

Навантаження, кН

Витримка під навантаженням, з

Чорні метали


130 ... 450

Від 6 до 3 вкл.

10

29420

Від 10

до 15

Від 4 до 2 вкл.

5

7355

Менше 2

2,5

1839

140 і менше

Більше 6

10

9807

Від 6 до 3 вкл.

5

2452

Кольорові метали та сплави (мідь, латунь, бронза і т.д.)

130 і більше

Від 6 до 3 вкл.

10

29420

Від 4 до 2 вкл.

5

7355

Менше 2

2,5

1839

Від 10

до 180

35 ... 130

Від 9 до 3 вкл.

10

9807

Від 6 до 3 вкл.

5

2452

Кольорові метали та сплави (алюміній, підшипникові сплави і т.д.)

8 ... 35

Більше 6

10

2452

Олово, свинець

4 ... 20

Більше 6

10

981

Алюміній, магній та їх сплави

16 ... 100

Від 6,4 до 1 вкл.

10


4903




1226




Титан губчастий

ГОСТ 9853.8-79




10

14710

30



Таблиця 4.2 - Результати випробувань зразків на твердість

№ пп

Матеріал

Умови випробування

Діаметр відбитка, мм

Твердість, НВ

навантаження

діаметр кульки

час навантаження

d

d

d

за формулою

по Віккерсу
































^ 4.6 Визначення твердості за Роквеллом

Метод Роквелла був запропонований в 1920 р. і в даний час набув найширшого поширення. Це пояснюється, по-перше, спрощеною процедурою визначення твердості, коли число твердості зчитується безпосередньо зі шкали приладу, а по-друге, його універсальністю - з його допомогою можна випробовувати масивні і тонкі зразки з твердих і м'яких матеріалів. В якості індентора використовується алмазний конус з кутом при вершині 120 0 і радіусом заокруглення 0,2 мм і сталева кулька діаметром 1,5875 мм (1/16 дюйма). Процес вантаження здійснюється під дією двох послідовно додаються навантажень - попередньої = 98 Н (10кГс) і загальної Р 1.


. (21)

Попереднє навантаження подається вручну і не знімається до кінця випробувань, що забезпечує підвищену точність вимірювань, оскільки виключається вплив вібрацій і поверхневого шару.

Число твердості за Роквеллом (НR) вимірюється в умовних одиницях і є мірою глибини втискування індентора під певним навантаженням лічене по індикатору приладу. Переміщення основний стрілки індикатора на одну поділку шкали відповідає переміщенню індентора на 0,002 мм. Це число і приймається за одиницю твердості. При вимірюванні алмазним конусом використовуються шкали А і С, які мають 100 ділень, а твердість обчислюється за формулою:


Н R А або . (22)

У разі шкали А: = 10 кГс, = 50 кГс, Р = 60 кгс, шкали = 10 кГс, = 140 кгс, Р = 150 кгс.


При вимірюванні сталевим кулькою використовується шкала В, що має 130 поділок, твердість обчислюється за формулою:


. (23)


У цьому випадку Р 0 = 10 кГс, Р 1 = 90 кГс, Р = 100кГс. Шкала У застосовується для вимірювання твердості не загартованої сталі, бронзи, латуні й інших нетвердих матеріалів. Для твердих - наприклад, загартовані сталі, використовується шкала С, вдавлювання здійснюється алмазним конусом під навантаженням 1470 Н (150 кгс). Випробування дуже твердих матеріалів і тонких поверхневих шарів також здійснюється алмазним конусом, але за шкалою А під навантаженням 588 Н (60 кгс). До переваг методу відноситься простота визначення твердості, висока продуктивність, можливість повної автоматизації процедури випробувань. До недоліків - многошкальность, відсутність геометричного подібності відбитків, умовність і безрозмірність величини НR, порівняно низька чутливість. Всі ці фактори роблять метод Роквелла лише засобом швидкого спрощеного технічного контролю.


^ 4.7 Пристрій приладу Роквелла

На рис. 4.2 приведена принципова схема твердомери Роквелла. Основними його частинами є: поперечка 1, підвіска 2, шток амортизатора 3, важіль 4, рукоятка 5, гвинт 6, кришка 7, важіль 8, призма 9, шпиндель 10 із закріпленим на його кінці індентором, маховик 11 для переміщення зразка, шпонка 12 , направляюча втулка 13, станина 14, вантажі 15, стійка 16, підйомний гвинт 17, масляний амортизатор 18, пружина 19, індикатор з двома шкалами - чорної (С) і червоною (В). При цьому з великою стрілкою індикатора завжди поєднується нуль чорної шкали, і ні в якому разі - червоною. Барабан для точної установки шкали індикатора на нуль, електромотор, що забезпечує роботу приладу.

Переклад значень твердості HR в НВ провести за таблицею 4.3.





Малюнок 4.2 - Прилад для вимірювання твердості за Роквеллом


Таблиця 4.4 - Результати вимірювань твердості за Роквеллом



Матеріал

Умови випробування

Вимірювання

Середнє значення

НВ (переклад)

навантаження, Н

вид індентора

шкала

I

II

III
































^ 4.8 Визначення твердості по Віккерсу (ГОСТ 2999-59)

Випробування твердості по Віккерсу проводиться шляхом вдавлення чотиригранної алмазної піраміди c кутом при вершині α = 136 0. В залежності від твердості та товщини металу застосовують навантаження 1, 3, 5, 10, 20, 30, 50, 100 і 120 кгс. Поверхня зразка повинна бути відполірована. Твердість визначається, як і при способі Брінелля, поділом навантаження Р на площу поверхні відбитка з діагоналлю d:


HV = = = 1,8544 . (24)


Числа твердості за Брінеллем і по Віккерсу мають однакову розмірність (кгс / мм ) І до НВ 350 ... 400 їхньої величини збігаються між собою. При НВ більше 400 твердість по Бріннелю виявляється заниженою. Для отримання точних результатів при вимірюванні твердості по Віккерсу необхідно строго дотримувати наступні умови:

  1. відношення товщини зразка до діагоналі відбитка повинно бути не менше 1,5;

  2. відношення глибини відбитка до його діагоналях - 1/7;

  3. відстань між центром і краєм зразка, а також краєм сусіднього відбитка повинно бути не менше 2,5 діагоналей відбитка;

  4. випробування проводити на ретельно відшліфованою або полірованої поверхні.

На приладі Віккерса можна вимірювати твердість зразків товщиною до 0,3 ... 0,5 мм або поверхневих шарів товщиною до 0,03 ... 0,05 мм. Однак слід враховувати, що при невеликому навантаженні (1 кгс) відбиток піраміди може бути недостатньо виразним. Тому при вимірюванні твердості дуже тонких поверхневих шарів, наприклад, ціанірованного шару завтовшки 0,04 ... 0,06 мм, краще застосовувати навантаження 5 кгс, а для вимірювання твердості азотованого шару сталі товщиною до 0,05 мм - навантаження 5 або 10 кгс. При позначенні твердості по Віккерсу вказують величину застосовуваної навантаження:


Таблиця 4.3 - Переклад чисел твердості

Твердість за Роквеллом

Твердість по Віккерсу

Твердість по Брінеллю, НВ

Твердість за Роквеллом за шкалою В

Твердість по Брінеллю, НВ

За шкалою С

За шкалою А

70

86,5

1076

-

100

240

69

86,0

1004

-

99

234

68

85,5

942

-

98

228

67

85,0

894

-

97

222

66

84,5

854

-

96

216

65

84,0

820

-

95

210

64

83,5

789

-

94

205

63

83,0

763

-

93

200

62

82,5

739

-

92

195

61

81,5

715

-

91

190

60

81,0

695

-

90

185

59

80,5

675

-

89

180

58

80,0

655

-

88

176

57

79,5

636

-

87

172

56

79,0

617

-

86

169

55

78,5

598

-

85

165

54

78,0

580

-

84

162

53

77,5

562

-

83

159

52

77,0

545

-

82

156

51

76,5

528

-

81

153

50

76,0

513

-

80

150

49

75,5

498

-

79

147

48

74,5

485

-

78

144

47

74,0

471

448

77

141

46

73,5

458

437

76

139

45

73,0

446

425

75

137

44

72,5

435

415

74

135

42

71,5

413

393

72

130

40

70,5

393

372

70

125

38

-

373

352

68

121

36

-

353

332

66

117

34

-

334

313

64

114

32

-

317

297

62

110

30

-

301

283

60

107

28

-

285

270







26

-

271

260







24

-

257

250







22

-

246

240







20

-

236

230








НV5, НV10 і т. д. При випробуванні твердих та інших верств (азотированного, ціанірованного) близько кутів відбитка іноді з'являються тріщини, по виду яких можна судити про крихкість досліджуваного шару.

Незважаючи на перевагу методу Віккерса, що дає можливість вимірювати як м'які, так і тверді матеріали різної товщини, вимірювання твердості займає багато часу і вимагає ретельної підготовки поверхні. Зазначений недолік перешкоджає широкому застосуванню даного методу в умовах масового контролю.


^ 4.9 Зміст звіту

1. Мета роботи.

  1. Основні положення.

  2. Короткі характеристики методів Брінелля, Роквелла і Віккерса.

  3. Способи визначення твердості НВ, HV та HR.

  4. Таблиці з отриманими результатами.

  5. Висновок по роботі.


Контрольні питання:

1. Що називається твердістю?

  1. До яких методів відносяться випробування на твердість?

  2. В яких одиницях вимірюється твердість за Брінеллю, Віккерсу і Роквеллу?

  3. У чому полягають переваги і недоліки обох методів?

  4. Як визначається твердість за Брінеллю, Віккерсу і Роквеллу?

  5. Чому використовуються різні індентора?

  6. Для чого застосовується попереднє нагружение в методі Роквелла?

  7. Як працює індикатор твердомери Роквелла?


Рекомендована література

1. Золотаревський В.С. Механічні властивості металів. - М.: Металургія, 1998. - 306 с.

2. Бернштейн М.Л., Займовскій В.А. Механічні властивості металів. - М.: Металургія, 1979. - 496 с.

3. Жуковець Н.І. Механічні властивості металів. - М.: Вища школа, 1986. - 312 с.

4. Колмаков А.Г. Методи вимірювання твердості. - М.: Інтермет Інжиніринг, 2000. - 412 с.

5. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу «Механічні властивості матеріалів». Шарая О.А., Куликов В.Ю., Шарий В.І., Атамбаєв Ж.М., КарГТУ, 2005 р.


Контрольні завдання для СРС [1, 2, 6, 12]

1.Фізіческій сенс твердості матеріалів.

2. Схема напруженого стану в зоні деформації при визначенні твердості.

3. Діаграм пластичного вдавлення кульового індентора.

4. Схема приладу для визначення твердості за Брінеллем.

5. Схема приладу для визначення твердості по Віккерсу.

6. Схема приладу для визначення твердості за Роквеллом.


Лабораторна робота № 5 Визначення твердості за допомогою твердомери МЕТ-Д1


Порядок проведення роботи:

Провести кілька вимірів в різних шкалах твердомери МЕТ-Д1. Внести отримані результати в архів приладу. За допомогою МЕТ-Д1 провести обробку результатів. Отримані дані записати в таблицю 5.1.


Мета роботи: вивчити пристрій приладу МЕТ-Д1 і набути навичок визначення твердості різними шкалами приладу МЕТ-Д1.


^ 5.1 Пристрій твердомери МЕТ-Д1

Твердоміри являє собою портативний прилад, що складається з електронного блоку і динамічного датчика.

А. Датчик, що включає в себе ударний механізм, формує напруга, пропорційна швидкості переміщення індентора. Він являє собою окремо виконане механічний пристрій, пов'язане з електронним блоком за допомогою кабелю. Його рухома частина (індентор) за допомогою попередньо зведеному пружини скидається при натисненні спускової кнопки на контрольовану поверхню. На кінці індентора розташований твердосплавний кульку, безпосередньо контактує з контрольованою поверхнею. При цьому індентор (всередині якого знаходиться постійний магніт) переміщається всередині котушки індуктивності і своїм магнітним полем наводить у котушці електрорушійну силу. Напруга з виходу котушки індуктивності подається на вхід електронного блоку, де перетворюються в числа твердості вибраної шкали і индицируются на дисплеї.

Б. Електронний блок твердомери вбудований в пластмасовий корпус. На лицьовій стороні корпусу розташовані рідкокристалічний індикатор - РКІ (дисплей) і чотири функціональних клавіші. На верхній стороні корпусу розташовані роз'єми датчика і зовнішнього живлення (зарядного пристрою). Батарейний відсік знаходиться на зворотній стороні приладу. Акумулятор встановлюється у відсіку згідно позначеної полярності. Прилад може також живитися від мережі 220В 50Гц через мережевий блок живлення, одночасно заряджати акумулятор.

В. Функціональна схема твердомери, пояснює принцип дії, наведено на рис. 5.1.

Схема живлення твердомери містить акумулятор (1), перетворювач-стабілізатор напруги (2) і супервізор первинного харчування (3). Процесорна секція складається з мікроконтролера (4), буфера інтерфейсу RS232 (5) і незалежній пам'яті (ЕЕPROM) (6). Модуль індикації та клавіатури містить графічний матричний РКІ (7) і четирехкнопочную клавіатуру (8). Модуль датчика (9) складається з корпусу, індентора і ряду допоміжних елементів. До акумулятора (1) може бути підключений мережевий блок живлення (10).

Г. Програмне забезпечення мікроконтролера складається з вимірювальної частини, інтерфейсних та обробної програм. Вимірювальна частина разом з інтерфейсної програмою написана мовою "Асемблер-51". Вона знаходиться в ЕЕРRОМ мікропроцесора 89С55.





Малюнок 5.1 - Схема функціональна твердомери МЕТ-Д1


Дисплей відображає три типи написів: службові, підказки і числа. Службові написи і символи дозволяють индицировать поточний режим роботи твердомери, підказки (миготливі написи і звуковий сигнал) - допомагають вибрати наступний режим роботи, числа - показують значення параметрів.

Д. Схема роботи твердомери є три-меню, на кожному рівні якого можливий вибір режимів роботи або параметрів (рис. 5.2).


^ 5.2 Принцип роботи твердомери МЕТ-Д1

При включенні твердомери оператор вибирає робочу шкалу, режим роботи і приступає до вимірювань. Чотири клавіші дозволяють оператору проходити за рівнями меню вгору-вниз і вправо-вліво. На верхньому рівні меню з'являється миготлива напис "ШКАЛА: ХХХ", де ХХХ - обирана шкала (НRС, НВ, НV, НSD, R m, Н 1, Н 2, Н 3).

За шкалою R m визначається межа міцності по ГОСТ 22761-77 для маловуглецевих сталей перлітного класу. На відміну від інших шкал, шкали Н 1, Н 2, Н 3 не калібруються виготовлювачем на серійних приладах. Вони передбачені для вимірювань за іншими шкалами твердості, а також на чавунах, алюмінієвих, мідних сплавах та інших матеріалах, що істотно відрізняються від сталей за властивостями, що вимагає калібрування твердомери на спеціальних зразках, що поставляються споживачем.

Клавішами ← "вліво" і → "вправо" вибирають необхідну шкалу. Клавішею ↓ "вниз" оператор переходить на наступний рівень меню, де вибирається режим роботи твердомери: "калібрування", "вимір" або "обробка". Вибір режиму здійснюється клавішами ← "вліво" і "вправо" →.

Перехід до обраному робочому режиму - клавішею ↓ "вниз". Повернення на рівень вище здійснюється натисканням клавіші ↑ "вгору".

Підготовка до роботи приладу відбувається наступним чином:

1. Включення харчування твердомери здійснюється тривалим (більше 2 с) натисканням клавіші ↓ "вниз". При цьому включається режим роботи, в якому твердомер працював до відключення, і по всьому полю дисплея з'являються символи, що відповідають цьому режиму. Вимкнення живлення проводиться автоматично при відсутності активності клавіатури і датчика. Також прилад автоматично вимикається при розрядженому акумуляторі.

2. Увімкнення та вимкнення підсвічування дисплея здійснюється натисканням клавіші ↑ "вгору" на рівні управління "Вибір шкали". Рівень управління "Вибір шкали" досягається подвійним натисканням клавіші ↑ "вгору" з будь-якого робочого режиму. При цьому на дисплеї з'являється миготлива напис "шкала".

Порядок роботи приладу наступний:

Вийдіть на рівень управління "вибір шкали". Клавішею ← "вліво" чи → "вправо" виберіть шкалу, на якій будуть проводитися вимірювання. Натисканням клавіші ↓ "вниз" увійдіть на рівень управління "вибір режиму". На дисплеї з'явиться миготлива напис "вимір". Подвійним натисканням клавіші ↓ "вниз" зафіксуйте режим вимірювань. Символ датчика на дисплеї почне мигати, що означає запрошення до вимірювань.



^ Малюнок 5.2 - Схема роботи твердомери МЕТ-Д1


Зведіть пружину і встановіть датчик на деталь, твердість якої вимірюється, і плавно натисніть на спускову кнопку.

Одночасно з початком звукового сигналу в центральній частині дисплея великими цифрами відбивається виміряне число твердості, ліворуч - позначення шкали, під ним - поточний номер виміру. На темному полі внизу індикується вибраний режим вимірювань і поточний номер комірки архіву, в який, при необхідності, можна записати виміряне значення твердості (рис. 5.3).

Після звукового сигналу твердомер готовий до нового виміру.





^ Малюнок 5.3 - Екран твердомери при виборі шкали вимірювання


Слід звернути увагу на символ батарейки в правій частині дисплея. Затемнена частина символу батарейки визначає ступінь зарядженості автономного джерела живлення.


^ 5.3 Режими вимірювань твердомери МЕТ-Д1

Можливі наступні варіанти роботи з Твердоміри в режимі вимірювань: вимірювання без запам'ятовування результатів; перегляд даних, що містяться в архіві; вимірювання із записом кожного одиночного результату в архів; вимірювання із записом в архів усередненого значення по групі вимірювань.

а) Виміри без запам'ятовування результатів.

Проведіть вимірювання у відповідності з попереднім пунктом. Виміряне значення буде показана до наступного вимірювання. Дані попереднього вимірювання при цьому втрачаються. Числа на дисплеї, що позначають поточний номер вимірювання і поточний номер комірки архіву можуть бути довільними. Дій з клавіатурою не потрібно.

б) Перегляд архіву.

Твердоміри може зберігати у своїй незалежній пам'яті (архіві) до 100 результатів як одиночних, так і попередньо усереднених по довільному (також до 100) кількості вимірів. Адреса, за якою записується черговий результат, позначається у вигляді числа від 01 до 99 в нижньому рядку дисплея може бути вибраний оператором довільно і згодом використовуватися для виклику з архіву на дисплей результатів вимірювань з метою перегляду або подальшої обробки.

Для перегляду даних, що містяться в архіві, натисніть кнопку ↓ "вниз". На нижньому рядку дисплея з'явиться напис "архів № ХХ". Кожне натискання на клавішу ← "вліво" чи → "вправо" змінює адресу комірки архіву на одиницю вниз або вгору відповідно (рис 5.4).

При цьому на дисплеї відображається вміст відповідної комірки.





Малюнок 5.4 - Екран твердомери в режимі "архіву"


Для повернення в режим вимірювання натисніть клавішу ↑ "вгору".

в) Виміри із запам'ятовуванням результатів.

Встановіть номер комірки архіву, з якої передбачається почати працювати. Для цього увійдіть в архів і клавішами ← "вліво" чи → "вправо" встановіть у нижньому рядку потрібне число. Надалі комірки будуть заповнюватися в порядку зростання номерів. Поверніться в режим вимірювань.

Встановіть значення 00 на поточному лічильнику вимірювань. При виконанні попередньої операції це відбувається автоматично. Якщо вона не виконувалася, просто увійдіть в архів і вийдіть з нього.

Виконайте одну або декілька вимірів. Результат будь-якого вимірювання може бути анульований. Для цього після помилкового вимірювання натисніть клавішу ← "вліво" і проведіть вимір заново. Для запису результату в архів натисніть клавішу → "вправо".

Якщо було проведено один вимір, буде записаний його результат, відображений на дисплеї, якщо кілька - середнє значення по всіх проведених вимірів, кількість яких відображено на поточному лічильнику. Попередній запис в осередку при запису нових даних стирається. При цьому автоматично зміниться на одиницю номер комірки архіву, тобто наступний буде записаний в наступну комірку.

Перед проведенням наступного вимірювання знову встановіть поточний лічильник на 00, в іншому випадку при наступному записі в архів в усередненні будуть брати участь попередні результати вимірювань.

Запис в архів може бути виконана також клавішею ↓ "вниз". У цьому випадку номер комірки не змінюється, а прилад виходить в режим перегляду архіву. Це зручно для заміни вмісту одиночної осередку архіву.

г) Режим обробки даних.

Цей режим дозволяє отримувати середнє значення містять в архіві даних по будь-якому заданому інтервалу комірок архіву.

З рівня управління "Вибір режиму" (рис. 5.5) клавішами "вліво" ← чи → "вправо" вийдіть в режим "обробка", що індикується відповідної миготливої ​​написом, затвердите цей режим натисканням клавіші ↓ "вниз". У нижньому рядку ліворуч і праворуч з'являться двозначні числа, біля одного з них - значок "<" або ">".





^ Малюнок 5.5 - Екран твердомери при "виборі режиму"


При кожному натисканні клавіші ↓ "вниз" значок переміщується до іншого числа. Кожне натискання клавіш ← "вліво" чи → "вправо" відповідно зменшує чи збільшує число зі значком на одиницю. Ці числа означають номери осередків архіву, в межах яких усереднюються дані.

Результат усереднення безперервно індикується на дисплеї.

Наприклад, якщо зліва стоїть число 01, а праворуч 07, це означає, що на дисплеї представлений результат усереднення вмісту осередків з першої по сьому включно.

Вміст осередків архіву при описаних операціях не змінюється.


^ 5.4 Калібрування твердомери МЕТ-Д1

Калібрування твердомери слід проводити після тривалого зберігання, а також при значних змінах умов експлуатації (температури і т. д.) і перестановці датчика з іншого приладу.

Калібрування вибраної шкали твердомери повинна проводитися на двох еталонних заходи 2-го розряду різної твердості, атестованих в цій шкалі. Термін придатності заходів твердості - 2 роки з дня перевірки.

При використанні шкали R m твердомер необхідно калібрувати за шкалою Брінелля.

Послідовність операцій при калібруванні наступна.

Увімкніть живлення твердомери і вийдіть на рівень управління "вибір шкали". З будь-якого робочого режиму це досягається подвійним натисканням на клавішу ↑ "вгору". При цьому на дисплеї з'являється миготлива напис "шкала". Потім клавішею ← "вліво" чи → "вправо" виберіть шкалу, в якій буде проводитися калібрування. Натисканням клавіші ↓ "вниз" увійдіть на рівень управління "вибір режиму".

З рівня управління "Вибір режиму" клавішами ← "вліво" чи → "вправо" вийдіть в режим "калібрування", що індикується відповідної миготливої ​​написом. Натисканням клавіші ↓ "вниз" "зафіксуйте" режим калібрування.

Великими цифрами в центральній частині дисплея відображається виміряне число твердості, ліворуч - позначення шкали, під ним номер вимірювання в межах кроку калібрування. На темному полі внизу індикується номер кроку калібрування, миготливий символ датчика зліва - запрошення до роботи з датчиком.

Процес калібрування складається з чотирьох кроків.

Мета першого кроку - отримання усередненого значення числа твердості одного із заходів (довільній).

Проведіть вимірювання. Потім для усереднення результатів вимірів по поверхні заходи слід виконати не менше п'яти відбитків.

Натисканням клавіші ↓ "вниз" усереднене по проведеним вимірам значення числа твердості занесіть в пам'ять приладу.

Мета кроку № 2 калібрування - приведення у відповідність усередненого свідчення твердомери за результатами вимірювань заходи і номінального значення твердості еталонної заходи. Усереднений результат вимірювань за допомогою клавіші ← "вліво" (зменшення) або → "вправо" (збільшення) приведіть у відповідність з номінальним значенням твердості заходи.

Натисніть клавішу ↓ "вниз" (крок № 3). Повторіть всі операції кроку № 1 на другий міру твердості. Натисканням клавіші ↓ "вниз" перейдіть до кроку № 4. Аналогічно кроці № 2 клавішами ← "вліво" чи → "вправо" приведіть у відповідність показання твердомери з номінальним значенням твердості друге заходи. Калібрування закінчена. Натисканням клавіші ↓ "вниз" вийдіть в режим вимірювань.

Якісна калібрування твердомери вимагає від оператора певних навичок. У разі будь-яких сумнівів у результатах слід повторити весь цикл калібрування.

До особливості роботи з датчиком твердомери можна віднести те, що отримання надійних результатів вимірювань вимагає акуратності і дотримання певних правил. Слід звернути увагу на перпендикулярність осі датчика до відповідної ділянки деталі і на нерухомість деталі в процесі вимірювання.

Поверхня виробу, на якій проводять вимірювання, повинна бути очищеною від забруднень, окалини та іржі. Наявність останніх призводить, як правило, до збільшення розкиду результатів. До цього ж призводять і підвищена шорсткість поверхні, яка не повинна перевищувати значення 3,2 R а.


Таблиця 5.1 - Результати вимірювань на приладі МЕТ-Д1



Матеріал

Твердість по Брінеллю

Твердість за Роквеллом


Твердість по

Віккерсу

Середнє по вибірці

Примітки























^ 5.6 Зміст звіту

1. Мета роботи.

2. Основні положення.

3. Опис пристрою та принципу роботи приладу МЕТ-Д1.

4. Таблиця з отриманими результатами.

5. Короткі висновки.


Контрольні питання:

1. Які елементи включає в себе твердомер МЕТ-Д1?

2. Розкажіть про принцип роботи приладу МЕТ-Д1.

3. Які існують режими вимірювань у твердомери МЕТ-Д1?

4. Із скількох кроків складається процес калібрування?

5. Яким чином можна провести запис вимірювання в архів МЕТ-Д1?


Рекомендована література

1. Золотаревський В.С. Механічні властивості металів. - М.: Металургія, 1998. - 306 с.

2. Бернштейн М.Л., Займовскій В.А. Механічні властивості металів. - М.: Металургія, 1979. - 496 с.

3. Жуковець Н.І. Механічні властивості металів. - М.: Вища школа, 1986. - 312 с.

4. Колмаков А.Г. Методи вимірювання твердості. - М.: Інтермет Інжиніринг, 2000. - 412 с.

5. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу «Механічні властивості матеріалів». Шарая О.А., Куликов В.Ю., Шарий В.І., Атамбаєв Ж.М., КарГТУ, 2005 р.


Контрольні завдання для СРС [1, 2, 12]

1. Режими вимірювань електронних приладів типу приладу МЕТ-Д1.

2. Принцип роботи електронних приладів типу МЕТ-Д1.

3. Особливості вимірювання електронних приладів типу МЕТ-Д1.


Лабораторна робота № 6 Випробування на мікротвердість


Порядок проведення випробувань на мікротведость:

1. Підібрати навантаження і встановити вантажі на стержень 2. Величина навантаження повинна бути такою, щоб діагональ відбитка дорівнювала 30 ... 50 розподілам барабана 7 окуляр-мікрометра.

2. Встановити зразок у пластиліні на спеціальну підставку і за допомогою преса домогтися паралельності площин шліфа, підставки та предметного столика.

3. Встановити столик в крайнє праве положення і помістити на нього підставку зі зразком під об'єктив мікроскопа, закріпити її притискними лапками.

4. Звільнити тубус 8 мікроскопа і за допомогою гвинтів макро-6 і мікроподачі 5 нанести на фокус поверхню зразка, а за допомогою окулярної лінзи 12 - перехресті шкали окуляр-мікрометра.

5. Обрати на зразку підходяще місце для нанесення відбитка і за допомогою мікрометричних гвинтів підвести його під перекриття ниток вимірювального окуляра; провести остаточну наводку на різкість поверхні зразка і перекриттів шкали.

6. Перекласти предметний столик в крайнє ліве положення (на 180 0) до упору й закріпити його стопорним гвинтом, що знаходиться в нижній нерухомої частини столика.

  1. Повернути рукоятку 3 на себе одним пальцем плавно без ривків протягом приблизно 15 с до торкання індентором 1 поверхні зразка і провести навантажування із витримкою під навантаженням близько 4 ... 7 секунд.

  2. Зняти навантаження поворотом ручки 3 в зворотному напрямку, звільнити предметний столик, перевести зразок під об'єктив мікроскопа і провести вимірювання діагоналей відбитка. Кількість відбитків може бути 100 і більше.


^ Мета роботи: ознайомитися з пристроєм твердомери ПМТ-3 для вимірювання мікротвердості матеріалів, вивчити особливості методики випробування на мікротвердість, навчитися обробляти результати вимірювань.


^ 6.1 Загальні положення

Метод вимірювання мікротвердості почав розроблятися в Радянському Союзі з початку 1940 р. Перший такий прилад був створений М.М. Хрущовим і Е.С. Берковичем, а один з його різновидів - твердомер ПМТ-3 широко застосовується в науково-виробничій практиці і в даний час. Метод мікротвердості призначений для вимірювання твердості мікроскопічних обсягів металів і сплавів (зерен, меж фаз, дендритні ліквації, дифузійних шарів і т. д.), а також твердості дрібних деталей приладів, фольги, дроту, гальванічних покриттів, поверхневих шарів металів після хіміко-термічної обробки та ін

Особливість методу визначення мікротвердості полягає в тому, що з його допомогою можна вирішувати дослідницькі завдання, пов'язані з розвитком структурних і фазових перетворень, протіканням дифузійних процесів, зміною меж розчинності фаз в залежності від різних факторів, а також судити про ступінь перекрученості кристалічних граток при термічній і термомеханічної обробці, анізотропії властивостей і розвитку текстури при градієнтному відпалі і деформації.

Метод вимірювання мікротвердості стандартизований (ГОСТ 9450-76) і принципово не відрізняється від методу визначення твердості по Віккерсу: використовується такий же індентор - алмазна чотиригранна піраміда з кутом при вершині 136 0, а також порядок операцій, спосіб обробки результатів випробувань і спосіб нагружения - плавне вдавлювання індентора в матеріал. Змінюється лише величина навантаження - від 2 до 500 Гс (0,02 ... 4,9 Н). Відповідно збільшується локальність методу, вона вимірюється одиницями мікронів.

Число твердості позначається літерою Н із зазначенням у нижньому правому куті величини навантаження в ГС і визначається за формулою:


, (25)


де Р - навантаження;

d - діагональ відбитка, мкм;

d 2/1854 - площа бічної поверхні пірамідального відбитка. Для визначення числа мікротвердості по довжині діагоналі (мкм) при різних навантаженнях існують спеціальні таблиці. При запису величини мікротвердості розмірність зазвичай не вказується.


^ 6.2 Пристрій приладу ПМТ-3

Загальний вигляд мікротвердомера ПМТ-3 показаний на рис. 6.1, а. На чавунному підставі 1 встановлені предметний столик 2 і стійка 3, на якій укріплений кронштейн з мікроскопом і навантажується пристроєм 4. Мікроскоп складається з тубуса 8, окуляр-мікрометра 7, змінного об'єктива 10 і освітлювача 9 з набором світлофільтрів. Тубус 8 за допомогою гвинтів макро - 6 і мікроподачі 5 може переміщуватися у вертикальному напрямку для забезпечення, відповідно, грубої і тонкої наводки мікроскопа на різкість.

Предметний столик 11 складається з двох частин: нерухомою нижньою і рухливою верхньою, яка за допомогою мікрометричних гвинтів може переміщатися в двох взаємно перпендикулярних напрямках, а за допомогою рукоятки 2 - обертатися навколо осі на 180 0 для переміщення зразка під індентор або об'єктив.

Навантажує пристрій (рис. 6.1, б) являє собою стержень, який закінчується штоком 2, до нижньої частини якого кріпиться оправлення з алмазним індентором 1. Стрижень підвішений до кронштейну на двох плоских пружинах 4 і 6 і пов'язаний з рукояткою 3, що забезпечує йому рух вниз при навантаженні і вгору при розвантаженні. Вантажами служать диски з прорізом вагою від 2 до 500 Гс, які перед випробуванням надягають на стрижень 2. Процес вантаження здійснюється рукояткою 3 при русі її вперед до торкання індентором поверхні зразка.

Для правильної оцінки мікротвердості прилад повинен бути ретельно юстіровать, центрований, градуйований. Завдання юстировки полягає в точному суміщенні оптичної осі з віссю навантаження при повороті предметного столика на 180 0. Завдання центрування полягає в тому, щоб відбиток індентора знаходився точно в місці перетину ниток окуляр-мікрометра (рис. 6.1). Завдання градуювання (або юстирування у вертикальному напрямку) зводиться до правильної установці по висоті механізму нагружения для отримання заданого розміру діагоналі відбитка у певного матеріалу при відомій навантаженні. Зазвичай для цієї мети використовується відпалений алюміній при навантаженні 2 Гс, діагональ відбитка при цьому дорівнює 32 розподілам по вимірювальному мікрометра.



Малюнок 6.1 - Пристрій мікротвердомера ПМТ-3


^ 6.3 Підготовка зразків

1. Фольгу та стрічки відчувають без попередньої підготовки.

2. Поверхня масивних зразків шліфують і полірують до повного зникнення подряпин і рисок. Для визначення твердості окремих фаз зразок піддається Металографічному травленню.


^ 6.4 Пристрій і принцип роботи окуляр-мікрометра

Окуляр-мікрометр являє собою мікрометр 7, свідчення якого пов'язані зі шкалою і перехрестям ниток, фиксируемим подвійною лінією, розташованої на шкалі вимірювальної лінзи 12 (рис. 6.2). До початку вимірювань подвійна лінія, а, відповідно, і перекрестие повинні бути розташовані на цифрі 4.

Порядок вимірювання довжини діагоналі відбитка полягає в наступному:

1. Підвести за допомогою мікрометричних гвинтів правий кут відбитка під перекрестие, при цьому шкала барабана або лімб мікрометра повинна знаходитися в нульовому положенні.

  1. Обертанням барабана мікрометра 7 перевести перекрестие від правого до лівого кута відбитка і виміряти горизонтальну діагональ ромба.

  2. Зробити відлік показань шкали та лімба вимірювального барабана мікрометра і записати отриманий результат в протокол випробувань. Повний оборот барабана мікрометра відповідає переміщенню перехрестя (подвійного штриха) на одну поділку шкали. Справити те ж саме в зворотному напрямку, показання записати (2 виміру).

Розгорнути шкалу окуляра на 90 0, так щоб вона зайняла вертикальне положення.




Малюнок 6.2 - Схема центрування і вимірювання відбитка на приладі ПМТ-3


  1. Підвести за допомогою мікрометричних гвинтів верхній кут відбитка під перекрестие і обертанням барабана мікрометра перевести його у нижній кут відбитка, провівши вимір вертикальної діагоналі, результат записати. Операцію повторити в зворотному напрямку.

  2. Знайти середнє арифметичне 4 вимірів ( ), Результат записати у протокол випробувань


. (26)


  1. Визначити довжину діагоналі відбитка в мкм, помноживши її на значення у поділках на 0,3 мкм - ціну однієї поділки лімба барабана окулярного мікрометра. Розрахувати Н за формулою (25), результат записати в протокол випробувань. Число твердості можна визначити за спеціальними таблицями, розрахованим для різних навантажень.

Результат випробувань записати в таблицю 6.1.


Таблиця 6.1 - Результати вимірювання мікротвердості зразків


Навчальний матеріал
© uadoc.zavantag.com
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації