/>
Лист />Лабораторная работа
Тема:Определение твердости поБринелю, 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 вдавливаниемв испытываемый образец стального шарика определенного диаметра под действиемзаданной нагрузки в течении определенного времени (рисунок 2.1).
В результате вдавливание шарика на поверхность образцаполучается отпечаток (лунка). Отношение давления поверхности полученногоотпечатка (шарового сегмента) дает число твердости, обозначаемое НВ.
Порядокпроведения испытания:
а) Установить на подвеску грузы, соответствующие выбраннойдля 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 иприжать образец к шарику.
д) Нажатием кнопки включить электродвигатель.
е) Измерить полученный отпечаток.
ж) Определить твердость.
/>/> р
/>
/> D
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> h
/> dРисунок 2.1 Схемаиспытаний по Бринелю.P — давление на шарик. d- диаметр лунки.D — диаметр шарика. h — глубина отпечатка.
Методикаизмерения отпечатка
Полученныйотпечаток измеряется лупой или микроскопах в двух взаимно перпендикулярныхнаправлениях, диаметр отпечатка определяется как средне арифметическое из двухизмерений. Передвигая лупу, надо один край отпечатка совместить с началом шкалы(рисунок 2.2). Прочитать деления шкалы, с которым совпадает противоположныйкрай отпечатка. Данный отсчет и будет соответствовать размеру диаметраотпечатка. Затем лупу или образец надо повернуть на 900и измеритьдиаметр отпечатка второй раз.
Отсчёт по шкале лупы. d = 3,4 мм. />
Рисунок 2.2 Размеротпечатка.
2. Методика определениятвердости по Раквеллу
Испытаниена твердость по Раквеллу производится вдавливанием в испытываемый образецконуса с углом 1200. Конус вдавливают в испытательный образец поддействием двух последовательно прилагаемых нагрузок- предварительной Р0и основной Р1. Общая нагрузка Р будет равна сумме предварительной Р0и основной Р1 нагрузок (рисунок 2.3). h0 — глубинавнедрения наконечника в испытательный материал под действием предварительнойнагрузки P0. Глубина внедрения наконечника в испытательный материалпод действием основной нагрузки P1.
Порядокпроведения испытания:
а)Выбрать наконечник с нагрузкой в зависимости от твёрдости испытуемого образца.
б) В конце шпинделя прибора закрепить оправку с конусом иустановить необходимую нагрузку.
в) Установить на стол испытуемый образец.
г) Вращением маховика по часовой стрелки осторожно подниматьдо тех пор, пока не упрётся в ограничительный чехол.
д) Плавным нажатием на кнопку включить.
е) После окончание цикла нагружения произвести отсчёт пошкале индикатора.
ж) Вращением маховика против часовой стрелки отпустить стол.
/>
Рисунок 2.3 Схемаиспытаний по Раквеллу.
Методикаопределение отпечатка.
Во первыхнеобходимо создать предварительную нагрузку, стрелка подойдет к красной точке.Затем необходимо произвести испытания, большая стрелка будет показывать числотвёрдости по Раквеллу (рисунок 2.4)
/>Рисунок 2.4 Циферблатприбора
3. Методикаопределение твёрдости по Виккерсу
Испытания натвёрдость по Виккерсу производится вдавливанием в испытываемый образецчетырёхгранной алмазной пирамиды с углом при вершине 1360 (рисунок2.5). По нагрузке, приходящей на единицу поверхности отпечатка, определяетсячисло твёрдости обозначаемое HV. В результате вдавливания на поверхностиобразуется отпечаток в виде четырёхугольника.
Порядокповедения испытаний.
1. На подвеску11 (рисунок 2.5) установить груз 12 нужной величины (5, 10, 20, 30, 50 или 100 кГ).
2. В нижнейчасти микроскопа 4 установить объектив с увеличением 10 или втулку с объективомс увеличением 3,7х
3. На столик 13установить испытываемый образец 14.
4. Рукояткой 6повернуть головку 1 в крайнее левое положение.
5. Рукояткой 19взвести механизм грузового привода.
6. Вращением маховика15 поднять столик 13 и прижать образец 14 к чехлу 3.
7. Нажать спусковую педаль23.
8. Сделать выдержку до момента потухания сигнальной лампочки
9. Вращением маховика 15 опустить столик 13 с образцом 14.
10. Рукояткой6 повернуть головку 1 в крайнее правое положение,
11. Вращением маховика 15 поднять столик 13 с образцом 14настолько, чтобы при наблюдении в окуляр микроскопа 4 был ясно виден полученныйотпечаток.
12. Измерить диагональ отпечатка.
13. Послепервого измерения диагонали отпечатка образец повернуть на 90° и вторичноизмерить 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 иполученный результат записать в протокол испытания.
/>
Рисунок 2.5 Схема прибора ТК-2
Методикаопределение отпечатка
Расстояние между центром первого отпечатка и краем второго, смежногос ним, должно быть не менее 2,5 диагоналей отпечатки(рисунок 2.6).
Имеющийся на окуляре микроскопа дополнительный пунктирный штрихприменяют при серийных испытаниях. Например, для серии деталей установлендопуск по твердости в пределах 300—350 ед., что при нагрузке 10 кГ соответствует отпечатку 249—230 мк. Правый штрих устанавливают от левого штриха на расстоянии230 мк.
Вращением малого левого винта пунктирный штрих совмещают с правымштрихом.
/>
0 1 2 3 4 5 67 8/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Рисунок 2.6 Размеротпечатка
4. Расчётыопределение твёрдости по Бреннелю
Отношениедавления Р к поверхности полученного отпечатка F дает число твердости,обозначаемое HB
/> (2.1)
Поверхность Fшарового сегмента
/> (2.2)
D-диаметрвдавливаемого шарика в мм.
h-глубинаотпечатка в мм.
Так какглубину отпечатка h измерить трудно, а гораздо проще измерить диаметр отпечаткаd, то целесообразно величину h выразить через диаметры шарика D и отпечатка d:
/>
(2.3)
Тогдаповерхность F шарового сегмента
/> (2.4)
Числотвердости по Бринеллю будет характеризоваться формулой
/> (2.5)
HB =6000/3,14.10 ×(10-Ö102-5,652)=109 кГ/мм2
5. Расчётыопределение твёрдости по Раквеллу
Числотвердости по Роквеллу — число отвлеченное и выражается в условных единицах.
За единицутвердости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм. Число твердости по Роквеллу HR определяется по формулам: при измерениипо шкале В: HR = 130 - ечпри измерении пошкалам С и A: HR = 100-е.
Величина еопределяется по следующей формуле:
/> (2.6)
h0—глубина внедрения наконечника в испытываемый материал под действиемпредварительной нагрузки Р0
h-глубинавнедрения наконечника в испытываемый материал под действием общей нагрузки Р,измеренная после снятия основной нагрузки Р1 с оставлениемпредварительной нагрузки Р0.
6. Расчёты определениетвёрдости по Виккерсу
Твёрдость поВиккерсу определяется по формуле:
/> (2.7)
Р- нагрузка на пирамиду в кГ
d- среднееарифметическое длины обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки в мм
α- уголмежду противоположными гранями пирамиды при вершине, равный 136о.
7. Переводтвёрдости по Бреннелю в твёрдость по Роквеллу и Виккерсу
Переводтвёрдости по Бреннелю в твёрдость по Роквеллу и Виккерсу производиться спомощью 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 определяетсяразличными способами: по Бреннелю, Роквеллу, Виккерсу. Твердость показываетсопротивление материала проникновению в него другого более твердого тела.