Реферат: Определение твердости по Бринелю Раквеллу Виккерсу
/>/>/>Лабораторная работа
Тема: Определение твердости по Бринелю, Раквеллу, Виккерсу
Цель: научиться производить испытания на твердость по Бринелю, Раквеллу, Виккерсу.
Задание:
1. Описать методику определения твердости по Бринелю, Раквеллу, Виккерсу. Привести схемы испытания различными способами.
2. Привести расчеты определения твердости по Бринелю, Раквеллу, Виккерсу.
3. Перевести твердость по Бринелю в твердость по Раквеллу, Виккерсу.
4. Результаты работы оформить в виде протокола.
1. Методика определения твердости по Бринелю
Испытание на твердость по Брюнелю производится вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра под действием заданной нагрузки в течении определенного времени (рисунок 2.1).
В результате вдавливание шарика на поверхность образца получается отпечаток (лунка). Отношение давления поверхности полученного отпечатка (шарового сегмента) дает число твердости, обозначаемое НВ.
Порядок проведения испытания:
а) Установить на подвеску грузы, соответствующие выбранной для испытания нагрузке.
б) Наконечник с шариком вставить в шпиндель и укрепить.
в) На столик поместить испытаемый образец.
г) Вращением рукоятки по часовой стрелке поднять столик и прижать образец к шарику.
д) Нажатием кнопки включить электродвигатель.
е) Измерить полученный отпечаток.
ж) Определить твердость.
/>р
/>
/>D
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>h
/>d
Рисунок 2.1 Схема испытаний по Бринелю.
P — давление на шарик. d — диаметр лунки.
D — диаметр шарика. h — глубина отпечатка.
Методика измерения отпечатка
Полученный отпечаток измеряется лупой или микроскопах в двух взаимно перпендикулярных направлениях, диаметр отпечатка определяется как средне арифметическое из двух измерений. Передвигая лупу, надо один край отпечатка совместить с началом шкалы (рисунок 2.2). Прочитать деления шкалы, с которым совпадает противоположный край отпечатка. Данный отсчет и будет соответствовать размеру диаметра отпечатка. Затем лупу или образец надо повернуть на 900и измерить диаметр отпечатка второй раз.
Отсчёт по шкале лупы. d = 3,4 мм.
/>
Рисунок 2.2 Размер отпечатка.
2. Методика определения твердости по Раквеллу
Испытание на твердость по Раквеллу производится вдавливанием в испытываемый образец конуса с углом 1200. Конус вдавливают в испытательный образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок- предварительной Р0и основной Р1. Общая нагрузка Р будет равна сумме предварительной Р0и основной Р1 нагрузок (рисунок 2.3). h0 — глубина внедрения наконечника в испытательный материал под действием предварительной нагрузки P0. Глубина внедрения наконечника в испытательный материал под действием основной нагрузки P1.
Порядок проведения испытания:
а) Выбрать наконечник с нагрузкой в зависимости от твёрдости испытуемого образца.
б) В конце шпинделя прибора закрепить оправку с конусом и установить необходимую нагрузку.
в) Установить на стол испытуемый образец.
г) Вращением маховика по часовой стрелки осторожно поднимать до тех пор, пока не упрётся в ограничительный чехол.
д) Плавным нажатием на кнопку включить.
е) После окончание цикла нагружения произвести отсчёт по шкале индикатора.
ж) Вращением маховика против часовой стрелки отпустить стол.
/>
Рисунок 2.3 Схема испытаний по Раквеллу.
Методика определение отпечатка.
Во первых необходимо создать предварительную нагрузку, стрелка подойдет к красной точке. Затем необходимо произвести испытания, большая стрелка будет показывать число твёрдости по Раквеллу (рисунок 2.4)
/>
Рисунок 2.4 Циферблат прибора
3. Методика определение твёрдости по Виккерсу
Испытания на твёрдость по Виккерсу производится вдавливанием в испытываемый образец четырёхгранной алмазной пирамиды с углом при вершине 1360 (рисунок 2.5). По нагрузке, приходящей на единицу поверхности отпечатка, определяется число твёрдости обозначаемое HV. В результате вдавливания на поверхности образуется отпечаток в виде четырёхугольника.
Порядок поведения испытаний.
1. На подвеску 11 (рисунок 2.5) установить груз 12 нужной величины (5, 10, 20, 30, 50 или 100 кГ).
2. В нижней части микроскопа 4 установить объектив с увеличением 10 или втулку с объективом с увеличением 3,7х
3. На столик 13 установить испытываемый образец 14.
4. Рукояткой 6 повернуть головку 1 в крайнее левое положение.
5. Рукояткой 19 взвести механизм грузового привода.
6. Вращением маховика 15 поднять столик 13 и прижать образец 14 к чехлу 3.
7. Нажать спусковую педаль 23.
8. Сделать выдержку до момента потухания сигнальной лампочки
9. Вращением маховика 15 опустить столик 13 с образцом 14.
10. Рукояткой 6 повернуть головку 1 в крайнее правое положение,
--PAGE_BREAK--11. Вращением маховика 15 поднять столик 13 с образцом 14 настолько, чтобы при наблюдении в окуляр микроскопа 4 был ясно виден полученный отпечаток.
12. Измерить диагональ отпечатка.
13. После первого измерения диагонали отпечатка образец повернуть на 90° и вторично измерить вторую диагональ.
14. Вычислить среднее арифметическое длины обеих диагоналей
15. Определить число твердости HV, пользуясь для этого специальными таблицами.
16. Определить твердость данного образца второй раз и полученный результат записать в протокол испытания.
/>
Рисунок 2.5 Схема прибора ТК-2
Методика определение отпечатка
Расстояние между центром первого отпечатка и краем второго, смежного с ним, должно быть не менее 2,5 диагоналей отпечатки(рисунок 2.6).
Имеющийся на окуляре микроскопа дополнительный пунктирный штрих применяют при серийных испытаниях. Например, для серии деталей установлен допуск по твердости в пределах 300—350 ед., что при нагрузке 10 кГ соответствует отпечатку 249—230 мк. Правый штрих устанавливают от левого штриха на расстоянии 230 мк.
Вращением малого левого винта пунктирный штрих совмещают с правым штрихом.
0 1 2 3 4 5 6 7 8
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
/>
Рисунок 2.6 Размер отпечатка
4. Расчёты определение твёрдости по Бреннелю
Отношение давления Р к поверхности полученного отпечатка F дает число твердости, обозначаемое HB
/>(2.1)
Поверхность F шарового сегмента
/>(2.2)
D-диаметр вдавливаемого шарика в мм.
h-глубина отпечатка в мм.
Так как глубину отпечатка h измерить трудно, а гораздо проще измерить диаметр отпечатка d, то целесообразно величину h выразить через диаметры шарика D и отпечатка d:
/>
(2.3)
Тогда поверхность F шарового сегмента
/>(2.4)
Число твердости по Бринеллю будет характеризоваться формулой
/>(2.5)
HB = 6000/3,14.10 ×(10-Ö102-5,652) =109 кГ/мм2
5. Расчёты определение твёрдости по Раквеллу
Число твердости по Роквеллу — число отвлеченное и выражается в условных единицах.
За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм. Число твердости по Роквеллу HR определяется по формулам: при измерении по шкале В: HR = 130 - ечпри измерении по шкалам С и A: HR = 100-е.
Величина е определяется по следующей формуле:
/>(2.6)
h— глубина внедрения наконечника в испытываемый материал под действием предварительной нагрузки Р0
h-глубина внедрения наконечника в испытываемый материал под действием общей нагрузки Р, измеренная после снятия основной нагрузки Р1 с оставлением предварительной нагрузки Р0.
6. Расчёты определение твёрдости по Виккерсу
Твёрдость по Виккерсу определяется по формуле:
/>(2.7)
Р- нагрузка на пирамиду в кГ
d- среднее арифметическое длины обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки в мм
α- угол между противоположными гранями пирамиды при вершине, равный 136о.
7. Перевод твёрдости по Бреннелю в твёрдость по Роквеллу и Виккерсу
Перевод твёрдости по Бреннелю в твёрдость по Роквеллу и Виккерсу производиться с помощью табличных данных.
Таблица 1
материал
Диамет шара
Диаметр отпечатк
Нагрузк
HB
КГ/мм
HRA
HRB
HRС
HV
КГ/мм2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Сталь
10 мм
5,65 мм
3000 кг
109
-
66
-
110
Вывод: твердость определяется различными способами: по Бреннелю, Роквеллу, Виккерсу. Твердость показывает сопротивление материала проникновению в него другого более твердого тела.