Як вимірювати твердість

механічні випробування

Р - стандартний вантаж; h - поглиблення индентора

Як вимірювати твердість по Родману

У першому випадку твердість визначається величинами заглиблень, вироблених постійним вантажем на сталевий загартований ніж, який має форму піраміди з сильно витягнутим ромбічним підставою.

У другому випадку твердість визначається величиною змінного вантажу, необхідного для вдавлення загартованого сталевого усіченого конуса певних розмірів до половини його висоти.

P - змінний вантаж; h / 2 - половина величини заглиблення індентора

Як вимірювати твердість по Кальверта і Джонсону

Слід звернути увагу, що всі перші методи визначення твердості в тій чи іншій мірі характеризують саме опір тіла поглибленню в нього индентора.

Руйнують - випробування із застосуванням руйнівних методів контролю. Перевага руйнують випробувань полягає в тому, що вони дають можливість отримати кількісні характеристики властивостей виробів. Правда, при кожному випробуванні отримують зазвичай тільки одну характеристику (наприклад, для матеріалу - межа витривалості, твердість і т. Д.).

Цим випробуванням можуть піддаватися зразки, заготовки, деталі, вузли, вироби та технічні системи в цілому. Руйнують випробування дозволяють отримувати показники призначення, надійності і технологічності продукції. При руйнують випробуваннях деталі піддаються руйнуванню під дією механічних навантажень або розрізають, щоб можна було дослідити деталь зсередини. До руйнівним відносяться і випробування на надійність, так як в результаті їх витрачається ресурс досліджуваного вироби (повністю або частково).

Природно, що деталі, які в подальшому будуть використовуватися у виробах, не можуть піддаватися випробуванням руйнівними методами; а якщо руйнують випробуванням підлягають самі вироби або системи, то після проведення випробувань вони є непридатними до подальшого їх використання за призначенням. Руйнівним випробувань піддаються в повному обсязі вироби (генеральна сукупність), а невелика їх частина, яка називається вибіркою. В цьому випадку показники якості виробу можуть відрізнятися від відповідних статистичних оцінок внаслідок обмеженості і випадкового складу вибірки. Щоб врахувати це можливе відміну, вводиться поняття довірчої ймовірності. Довірча ймовірність - ймовірність того, що істинне значення оцінюваного параметра або числової характеристики лежить в заданому інтервалі, званому довірчим.

Також існують і руйнівні методи контролю твердості матеріалів. що дозволяють визначити твердість вироби, без його руйнування. Ці методи набули широкого поширення, так- як твердість можна вимірювати на деталях - непридатних для випробувань на розтяг. Після випробування - деталь можна використовувати як нову.

Метод Брінелля - твердість визначається за діаметром відбитка, що залишається металевим кулькою, вдавлюють в поверхню. Твердість обчислюється як відношення зусилля, прикладеного до кульки, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини сфери, а не як площа кола); розмірність одиниць твердості по Бринеллю кгс / мм. Твердість, визначена за цим методом, позначається HB. де H - hardness (твердість, англ.), B - Бринелля;

Метод Роквелла - твердість визначається за відносної глибині вдавлення металевої кульки або алмазного конуса в поверхню тестованого матеріалу. Твердість, визначена за цим методом, є безрозмірною і позначається HR, HRB, HRC і HRA; твердість обчислюється за формулою HR = 100 - kd. де d - глибина вдавлювання наконечника після зняття основного навантаження, а k - коефіцієнт. Таким чином, максимальна твердість по Роквеллу відповідає HR 100.

Метод Віккерса - твердість визначається за площею відбитка, що залишається чотиригранної алмазної пірамідкою, вдавлюють в поверхню. Твердість обчислюється як відношення зусилля, прикладеного до пірамідці, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини поверхні піраміди, а не як площа ромба); розмірність одиниць твердості по Віккерсу кгс / мм. Твердість, визначена за цим методом, позначається HV;

Метод Шора - твердість визначається за висотою відскоку сталевої кульки від поверхні досліджуваного металу або по глибині введення алмазної голки під дією пружини. Твердість, визначена за цим методом, позначається HSD;

Метод Кузнєцова - Герберта - Ребиндера - твердість визначається часом загасання коливань маятника, опорою якого є досліджуваний метал;

Шкала Мооса - використовується головним образам для вказівки твердості мінералів, визначається по тому, який із десяти стандартних мінералів дряпає тестований, і який матеріал з десяти стандартних дряпається тестованим.

ВУкаіни і Україні стандартизовані чотири перші шкали твердості. Перші три перерахованих методу відносяться до методів вдавлення, методи Шора і Кузнєцова - Герберта - Ребиндера - до динамічних методів визначення твердості. Значення твердості, певні по методам вдавлення, можна перерахувати з однієї шкали в іншу. Конкретний спосіб визначення твердості вибирається виходячи з властивостей матеріалу, наявної апаратури і ін.

Для інструментального визначення твердості методом вдавлення використовуються твердоміри. Всі методи визначення твердості є методами неразрущающего контролю.

У даній роботі вирішуються наступні завдання дослідження:

-виконати моніторинг існуючих методів контролю властивостей матеріалів;

-проаналізувати методи неруйнівного контролю механічних властивостей матеріалів, засновані на вдавливании индентора;

-розглянути існуючі пристрої для контролю твердості деталей і заготовок;