Характеристика методов измерения твердости

Твердость по Роквеллу: В основном метод измерения твердости по Роквеллу производится по шкалам А, В, С. Сущность метода заключается во вдавливании наконечника 0,2 мм (шкалы А и С) или со стальным шари­ком диаметром 1,5875 мм (шкала В) в испытуемый образец (изделие) под действием последовательно прилагаемых предварительной Р_о, Н, кгс, и ос­новной Р₁, Н, кгс, нагрузок и измерений остаточного увеличения h глуби­ны внедрения наконечника после снятия основной нагрузки и сохранения предварительной нагрузки в единицах измерения 0,002 мм (рис.).

Рис. Измерение твёрдости по Роквеллу.

Под нагрузкой Р_о индикатор прибора вдавливается в образец на глубину К Затем на испытуемый образец подается полная нагрузка Р = Р₀+ Р₁ и глубина погружения наконечника возрастает. После снятия основной нагрузки Р прибор показывает число твердости по Роквеллу HR. Чем меньше глубина вдавливания А, тем выше твердость испытуемого материала.

При измерении твердости по шкалам А, С алмазный наконечник вдавливается в испытуемый образец под действием двух последовательных прилагаемых нагрузок: А - под действием основной нагрузки (50 кгс) и предварительной (10 кгс), С - под действием основной нагрузки (140 кгс) и предварительной (10 кгс).

где h ₀ - глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под дейся вием предварительной нагрузки, мм;

h - глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под дейст­вием нагрузки, измеренная после снятия основной нагрузки, с оставлени­ем предварительной нагрузки, мм.

Числа HRA можно перевести в числа HRC по следующей формуле: 1

При измерении твердости по шкале В производится вдавливание, в испытуемый образец стального шарика под действием двух последова­тельных прилагаемых нагрузок: основной (90 кгс) и предварительной (10 кгс):

Единица твердости по Роквеллу - безразмерная величина, соответ­ствующая осевому перемещению индикатора на 0,002 мм. Пределы из­мерения твердости по шкалам А, В и С устанавливаются следующие: шка­ла А - 70...93 ед., шкала С - 20...67 ед., шкала В - 25... 100 ед. Твердость по Роквеллу обозначается цифрами, характеризующими ее значение и буква­ми HR с указанием шкалы твердости, например, 61 HRC (твердость 61 по шкале С). По шкале С определяют твердость материалов с высокой твер­достью (более 450 НВ), когда стальной шарик может деформироваться.

Измерения алмазным конусом с нагрузкой 150 кг (HRC) проводят:

- для закаленной или низкоотпущенной стали с твердостью более 450 НВ, т. е. в условиях, когда вдавливание стального шарика (по Бринеллю или Роквеллу по шкале В) в твердый материал может вызвать дефор­мацию шарика и искажение результатов;

- материалов средней твердости (более 230 НВ), как более быстрым способом определения, оставляющим, кроме того, меньший след на изме­ряемой поверхности, чем при испытании по Бринеллю;

- тонких поверхностных слоев, но толщиной более 0,5 мм (на­пример, цементированного слоя).

Измерения алмазным конусом с нагрузкой 60 кг (HRA) применяют для очень твердых материалов (более 70 HRC), например твердых сплавов, а также для измерения твердых поверхностных слоев (0,3...0,5 мм) или тонких образцов (пластинок).

Измерения стальным шариком с нагрузкой 100 кг определяют твер­дость для мягкой (отожженной) стали или отожженных цветных сплавов в деталях или образцах толщиной 0,8...2 мм, т. е. когда измерение по Бри­неллю, выполняемое шариком большого диаметра, может вызвать смятие образца. Условия для испытания по Роквеллу представлены в табл. 7.

При измерении расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 1 мм, или до центра другого отпечатка не менее 2 мм. Толщина образца должна быть не менее десятикратной глубины от­печатка. Твердость следует измерять не менее чем в трех точках (особенно алмазным конусом), т. е. не менее чем 3 раза на одном образце. Для расче­та лучше принимать средне значение результатов второго и третьего из­мерений и не учитывать результат первого измерения. Время измерения твердости по Роквеллу составляет 10...60 с, причем результат измерения виден на шкале прибора (он указан стрелкой). При измерении твердости по Роквеллу на поверхности детали остается меньший отпечаток, чем при из­мерении по Бринеллю.

Твердость очень тонких слоев металла (толщиной менее 0,3 мм) с указанными нагрузками 60... 150 кг измерять нельзя, так как алмазный конус проникает на глубину, превышающую толщину этих слоев, и ука­зывает, следовательно, твердость нижележащих областей. Вместе с тем, с увеличением твердости измеряемого материала глубина отпечатка уменьшается, вследствие чего понижается точность измерения (особенно для металлов с твердостью более 60 HRC). Для этих же целей иногда при­меняют приборы типа суперроквелл, у которых твердость измеряют с меньшей нагрузкой и с меньшей глубиной вдавливания. Предваритель­ная нагрузка составляет 3 кг, а каждое деление (единица шкалы) индикато­ра соответствует глубине вдавливания, равной 1 мкм. Поэтому чувстви­тельность этих приборов заметно выше.

Таблица 7. Условия для испытания по Роквеллу

Твёрдость по Роквкллу не имеет точного метода перевода в другие величины твёрдости или прочности при растяжении. Твёрдость по Роквеллу обычно используется для определения твёрдости непосредственно на поверхности детали.

Заключение

В курсовом проекте разрабатываются средства технического контроля детали «Валок правильный», проведено техническое нормирование операции контроля, а так же спроектированы средства технического контроля детали (калибр – скобы и калибр – пробка, а также калибр - призма). В курсовой работе были рассмотрены методы неразрушающего контроля, методы и приборы для контроля шероховатости поверхности, а так же приведена характеристика методов измерения твердости и составление карт технического контроля.

Список литературы

1. Чупырин В.Н. Технологический контроль в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1987. – 512стр

2. Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля в машиностроении. Том 1 – М.: Машиностроение, 1986 - 462 с

3. Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля в машиностроении.Том2 – М.: Машиностроение, 1986 - 488 с

4. Контроль качества продукции в машиностроении: учебно-методическое пособие / Е.В.Пегашкина, М.А. Гамаюнова, Т.А. Ионкина – Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ УПИ, 2007.-204 с.

5. Неразрушающий контроль качества в машиностроении: учеб. пособие. / Е.М. Файншмидт, Е.В.Пегашкина; науч. ред. М.А. Никитин. - Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2002. – 101 с.

6. ГОСТ 18360-93 Калибры – скобы листовые для диаметров от 3 до 260 мм.

7. ГОСТ 18355-73 Калибры – скобы для длин свыше 10 до 500 мм.

8. ГОСТ 1502-86 Формы и правила оформления документов на технический контроль.

9. ГОСТ 14810-69 Калибры – пробки гладкие двухсторонние со вставками диаметром свыше 3 до 50мм.

10. ГОСТ 24114-80 Калибры-призмы шпоночные для валов диаметром свыше 22 до 200 мм.