Om onderdele en meganismes vir 'n lang tyd en betroubaar te laat dien, moet die materiaal waaruit dit gemaak word aan die nodige werksomstandighede voldoen. Daarom is dit belangrik om die toelaatbare waardes van hul hoof meganiese parameters te beheer. Meganiese eienskappe sluit in hardheid, sterkte, slagsterkte, rekbaarheid. Die hardheid van metale is 'n primêre strukturele eienskap.
Konsep
Die hardheid van metale en allooie is die eienskap van 'n materiaal om weerstand te skep wanneer 'n ander liggaam in sy oppervlaklae binnedring, wat nie vervorm nie en nie ineenstort onder gepaardgaande vragte (intree nie). Gedefinieer met die doel:
- bekom van inligting oor aanvaarbare ontwerpkenmerke en bedryfsmoontlikhede;
- analise van die staat onder die invloed van tyd;
- monitering van die resultate van hittebehandeling.
Die sterkte en weerstand van die oppervlak teen veroudering hang gedeeltelik van hierdie aanwyser af. Verken as oorspronklikmateriaal en afgewerkte dele.
Navorsingopsies
Die aanwyser is 'n waarde wat die hardheidgetal genoem word. Daar is verskeie metodes om die hardheid van metale te meet. Die mees akkurate navorsing is om verskillende tipes berekeninge, inspringers en toepaslike hardheidstoetsers te gebruik:
- Brinell: die essensie van die apparaat is om 'n bal in die metaal of legering wat bestudeer word, te druk, die deursnee van die afdruk te bereken en dan die meganiese parameter wiskundig te bereken.
- Rockwell: 'n Bal of diamantkeël word gebruik. Die waarde word op 'n skaal vertoon of bereken.
- Vickers: Die mees akkurate meting van metaalhardheid met behulp van 'n diamantpiramidale punt.
Daar is spesiale formules en tabelle om parametriese ooreenkomste tussen aanwysers van verskillende meetmetodes vir dieselfde materiaal te bepaal.
Faktore wat meetopsie bepaal
In laboratoriumtoestande, met die nodige reeks toerusting, word die keuse van navorsingsmetode uitgevoer na gelang van sekere eienskappe van die werkstuk.
- Aanduidende waarde van die meganiese parameter. Vir strukturele staal en materiale met lae hardheid tot 450-650 HB, word die Brinell-metode gebruik; vir gereedskap, legeringstaal en ander legerings - Rockwell; vir harde legerings - Vickers.
- Dimensies van die toetsmonster. Veral klein en delikate dele word ondersoek metmet 'n Vickers-hardheidstoetser.
- Die dikte van die metaal by die meetpunt, veral die gekarbureerde of nitriedlaag.
Alle vereistes en voldoening word deur GOST gedokumenteer.
Kenmerke van die Brinell-tegniek
Hardheidstoetsing van metale en legerings met behulp van 'n Brinell-hardheidstoetser word uitgevoer met die volgende kenmerke:
- Indenter - 'n bal gemaak van legeringstaal of wolframkarbiedlegering met 'n deursnee van 1, 2, 2, 5, 5 of 10 mm (GOST 3722-81).
- Duur van statiese inkeping: vir gietyster en staal - 10-15 s, vir nie-ysterhoudende legerings - 30, 'n duur van 60 s is ook moontlik, en in sommige gevalle - 120 en 180 s.
- Grenswaarde van meganiese parameter: 450 HB wanneer gemeet met 'n staalbal; 650 HB wanneer karbied gebruik word.
- Moontlike vragte. Deur die gewigte wat in die kit ingesluit is, te gebruik, word die werklike vervormingskrag op die toetsmonster reggestel. Hulle minimum toelaatbare waardes: 153, 2, 187, 5, 250 N; maksimum - 9807, 14710, 29420 N (GOST 23677-79).
Deur formules te gebruik, afhangende van die deursnee van die geselekteerde bal en die materiaal wat getoets word, kan die toepaslike toelaatbare inkepingskrag bereken word.
| Allooitipe | Wiskundige ladingberekening |
| Staal-, nikkel- en titaniumlegerings | 30D2 |
| Gietyster | 10D2, 30D2 |
| Koper en koperlegerings | 5D2, 10D2, 30D2 |
| Ligte metale en legerings | 2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2 |
| Lood, blik | 1D2 |
Notasievoorbeeld:
400HB10/1500/20, waar 400HB die Brinell-hardheid van die metaal is; 10 – bal deursnee, 10 mm; 1500 - statiese las, 1500 kgf; 20 - tydperk van inkeping, 20 s.
Om presiese getalle vas te stel, is dit rasionaal om dieselfde steekproef op verskeie plekke te ondersoek, en die algehele resultaat te bepaal deur die gemiddeld van die verkry te vind.
Brinell-hardheidstoets
Die navorsingsproses verloop in die volgende volgorde:
- Gaan die onderdeel na vir voldoening aan die vereistes (GOST 9012-59, GOST 2789).
- Gaan tans die gesondheid van die toestel na.
- Kies die vereiste bal, bepaling van die moontlike krag, stel gewigte vir sy formasie, inkepingsperiode.
- Begin die hardheidtoetser en vervorming van die monster.
- Meet die deursnee van 'n uitsparing.
- Empiriese berekening.
НВ=V/A, waar F die las, kgf of N is; A – afdrukarea, mm2.
НВ=(0, 102F)/(πDh), waar D – bal deursnee, mm; h – afdrukdiepte, mm.
Die hardheid van metale gemeet deur hierdie metode het 'n empiriese verband metberekening van sterkte parameters. Die metode is akkuraat, veral vir sagte legerings. Dit is fundamenteel in stelsels om die waardes van hierdie meganiese eienskap te bepaal.
Kenmerke van die Rockwell-tegniek
Hierdie metode van meting is uitgevind in die 20's van die XX eeu, meer outomaties as die vorige een. Word gebruik vir harder materiale. Sy hoofkenmerke (GOST 9013-59; GOST 23677-79):
- Teenwoordigheid van 'n primêre vrag van 10 kgf.
- Houperiode: 10-60 s.
- Grenswaardes van moontlike aanwysers: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
- Die nommer word op die draaiknop van die hardheidtoetser gevisualiseer, dit kan ook rekenkundig bereken word.
- Skale en inspringers. Daar is 11 verskillende skale, afhangende van die tipe inspringer en die maksimum toelaatbare statiese las. Mees algemeen gebruik: A, B en C.
A: Diamantkeëlpunt, 120˚ punthoek, 60kgf totale statiese krag, HRA; dun produkte word ondersoek, hoofsaaklik gerolde produkte.
C: ook 150kgf HRC diamantkeël, geskik vir harde en geharde materiale.
B: 1,588 mm bal gemaak van geharde staal of harde wolframkarbied, vrag 100 kgf, HRB, gebruik om die hardheid van uitgegloeide produkte te evalueer.
Balvormige punt (1,588 mm) is van toepassing op Rockwell B, F, G skale. Daar is ook E, H, K skale, waarvoor 'n bal met 'n deursnee van 3,175 mm (GOST 9013-59) word gebruik.
Aantal monsters,gemaak met 'n Rockwell-hardheidstoetser in een area word beperk deur die grootte van die onderdeel. 'n Tweede toets word toegelaat op 'n afstand van 3-4 diameters vanaf die vorige plek van vervorming. Die dikte van die produk wat getoets word, word ook gereguleer. Dit moet nie minder as 10 keer die penetrasiediepte van die punt wees nie.
Notasievoorbeeld:
50HRC - Rockwell-hardheid van metaal, gemeet met 'n diamantpunt, sy getal is 50.
Rockwell-studieplan
Meet van metaalhardheid is meer vereenvoudig as vir die Brinell-metode.
- Skat die afmetings en oppervlakkenmerke van 'n onderdeel.
- Gaan tans die gesondheid van die toestel na.
- Bepaal tiptipe en laaikapasiteit.
- Stel die patroon op.
- Die implementering van die primêre krag op die materiaal, die waarde van 10 kgf.
- Maak 'n volle en gepaste poging.
- Lees die ontvangde nommer op die skaal van die draaiknop.
Wiskundige berekening is ook moontlik om die meganiese parameter akkuraat te bepaal.
Wanneer 'n diamantkeël met 'n las van 60 of 150 kgf gebruik word:
HR=100-((H-h)/0, 002;
wanneer met 'n bal getoets word onder 'n krag van 100 kgf:
HR=130-((H-h)/0, 002, waar h die penetrasiediepte van die inspringer by 'n primêre krag van 10 kgf is; H is die penetrasiediepte van die inspringer by volle lading; 0, 002 is 'n koëffisiënt wat die hoeveelheid beweging van die punt reguleer wanneer die hardheidgetal met 1 eenheid verander.
Rockwell se metode is eenvoudig, maar nie akkuraat genoeg nie. Terselfdertyd kan dit die meganiese eienskappe van harde metale en legerings meet.
Kenmerke van die Vickers-tegniek
Die bepaling van die hardheid van metale met hierdie metode is die eenvoudigste en akkuraatste. Die werk van die hardheidtoetser is gebaseer op die inkeping van 'n diamantpiramidale punt in die monster.
Belangrikste kenmerke:
- Inspringer: 136° toppunt diamantpiramide.
- Maksimum toelaatbare vrag: vir gelegeerde gietyster en staal - 5-100 kgf; vir koperlegerings - 2,5-50 kgf; vir aluminium en legerings wat daarop gebaseer is - 1-100 kgf.
- Statiese vraghouperiode: 10 tot 15 s.
- Getoetste materiale: staal en nie-ysterhoudende metale met 'n hardheid van meer as 450-500 HB, insluitend produkte na chemiese hittebehandeling.
Notasievoorbeeld:
700HV20/15, waar 700HV die Vickers-hardheidsgetal is; 20 - vrag, 20 kgf; 15 - tydperk van statiese inspanning, 15 s.
Vickers-studiereeks
Die prosedure is uiters vereenvoudig.
- Gaan monster en instrumentasie na. Spesifieke aandag word aan die oppervlak van die onderdeel gegee.
- Kies die toelaatbare poging.
- Installeer die toetsmateriaal.
- Begin die hardheidtoetser in werking.
- Lees die resultaat op die draaiknop.
Wiskundige berekening deur hierdie metode is soos volg:
HV=1, 8544(F/d2), waar F die las is,kgf; d is die gemiddelde waarde van die lengtes van die afdrukhoeklyne, mm.
Dit laat jou toe om die hardheid van metale, dun en klein dele te meet, terwyl dit hoë akkuraatheid van die resultaat verskaf.
Metodes van oorgang tussen toonlere
Nadat jy die deursnee van die druk met spesiale toerusting bepaal het, kan jy die tabelle gebruik om die hardheid te bepaal. Die hardheidstabel van metale is 'n bewese assistent in die berekening van hierdie meganiese parameter. Dus, as die Brinell-waarde bekend is, kan die ooreenstemmende Vickers- of Rockwell-getal maklik bepaal word.
Voorbeeld van 'n paar ooreenstemmende waardes:
| Drukdeursnee, mm | Navorsingsmetode | ||||
| Brinell | Rockwell | Vickers | |||
| A | C | B | |||
| 3, 90 | 241 | 62, 8 | 24, 0 | 99, 8 | 242 |
| 4, 09 | 218 | 60, 8 | 20, 3 | 96, 7 | 218 |
| 4, 20 | 206 | 59, 6 | 17, 9 | 94, 6 | 206 |
| 4, 99 | 143 | 49, 8 | - | 77, 6 | 143 |
Die tabel van hardheid van metale is saamgestel op grond van eksperimentele data en het hoë akkuraatheid. Daar is ook grafiese afhanklikhede van Brinell-hardheid op die koolstofinhoud in die yster-koolstof-legering. Dus, in ooreenstemming met sulke afhanklikhede, vir staal met die hoeveelheid koolstof in die samestelling gelyk aan 0,2%, is dit 130 HB.
Voorbeeldvereistes
In ooreenstemming met die vereistes van GOST, moet die getoetsde onderdele aan die volgende kenmerke voldoen:
- Die werkstuk moet plat wees, stewig op die tafel van die hardheidtoetser lê, sy rande moet glad wees of versigtig verwerk.
- Die oppervlak moet minimale grofheid hê. Moet geskuur en skoongemaak word, ook met behulp van chemiese verbindings. Terselfdertyd, tydens bewerkingsprosesse, is dit belangrik om die vorming van werkverharding en 'n verhoging in die temperatuur van die behandelde laag te voorkom.
- Die onderdeel moet voldoen aan die geselekteerde metode vir die bepaling van hardheid deur parametriese eienskappe.
Voldoening van primêre vereistes is 'n voorvereiste vir akkurate metings.
Die hardheid van metale is 'n belangrike fundamentele meganiese eienskap wat sommige van hul ander meganiese en tegnologiese kenmerke, die resultate van vorige verwerkingsprosesse, die invloed van tydfaktore en moontlike bedryfstoestande bepaal. Die keuse van navorsingsmetodologie hang af van die benaderde eienskappe van die steekproef, syparameters en chemiese samestelling.
