Определение твёрдости по Роквеллу

Определение твёрдости по Роквеллу проводится путем вдавливания в испытываемый образец алмазного (или из твердого сплава) конуса с углом при вершине 120 или закаленного шарика диаметром 1,588 мм. Шарик используется для менее твёрдых материалов, а конус  для более твёрдых.

Вдавливание шарика или конуса производится под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок  предварительной Р₀ и основной Р₁ нагрузок:

(5.15)

где Р  общая нагрузка; Р₀  предварительная нагрузка, во всех случаях равна 10 кг; Р₁  основная нагрузка; при вдавливании стального шарика (шкала В)  90 кг, при вдавливании алмазного конуса (шкала С)  140 кг, (шкала А) 50 кг.

Выбор нагрузки (шкалы) зависит от предполагаемой твёрдости испытуемого материала и от формы вдавливаемого тела.

Твёрдость по Роквеллу определяется глубиной вдавливания шарика или конуса в поверхность испытуемого материала под действием основной нагрузки.

Число твёрдости по Роквеллу HR (R  Rockwell, англ.  первая буква названия метода)  число отвлеченное, выражается в условных единицах и зависит от разности глубин h  h₀, где h₀  глубина внедрения под действием предварительной нагрузки; h  окончательная глубина внедрения после снятия основной нагрузки и сохранения предварительной, рис. 4.10.

Рис. 4.10 Схема вдавливания наконечника при определении твердости по Роквеллу

За единицу твёрдости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм.

Таким образом, число твёрдости по Роквеллу (НR) определяется по формуле:

HR = 130  l  при измерении по шкале В;

HR = 100  l  при измерении по шкалам С и А.

Величина l  определяется по формуле:

(4.16)

В зависимости от того, применяют ли шарик или алмазный конус и от нагрузки, при которой проводят испытание (то есть по какой шкале: В, С или А), число твёрдости обозначают HRB, HRC или HRA.

Определение твёрдости по Роквеллу имеет широкое применение, т.к. этот прибор дает возможность испытывать мягкие, твёрдые, а также тонкие материалы. Отпечатки от конуса или шарика очень малы, что позволяет испытывать готовые детали без их порчи; испытание легко выполнимо и занимает мало времени, не требуется никаких измерений, а число твёрдости читается прямо по шкале.

Циферблат индикатора пресса имеет две шкалы  чёрную и красную. При испытании твёрдости алмазным конусом, отсчёт производят по чёрной шкале, стальным шариком  по красной.

Схема автоматического твердомера ТК (твердомер конусный), применяемого для измерения твёрдости по Роквеллу, представлена на рис. 4.11. Твердомер состоит из рычажного механизма нагружения с грузами 1 и приводом от электромотора 2, измерительной системы с индикатором 9 для определения глубины отпечатка, механизма подъема столика 6 для установки образца и шпиндельной головки со сменными наконечниками 7.

Рис. 4.11 Схема автоматического пресса для измерения твёрдости по Роквеллу

Образец укладывают на столик 6 и вращением маховичка 5 поднимают до соприкосновения с наконечником 7. Продолжают вращение до тех пор, пока малая стрелка индикатора не станет против красной точки, а большая  вертикально. При таком положении стрелок пружина 8 сжимается и создает предварительную нагрузку на образец 10 кг. Затем при помощи маховичка 4 циферблат индикатора 9 устанавливается так, чтобы большая стрелка показывала нуль черной шкалы или (при испытании шариком) деление 30 красной. Нажатием клавиши 3 включается механизм нагружения прибора и автоматически осуществляется цикл вдавливания (нагружение нагрузкой Р  выдержка  снятие нагрузки).

По окончанию цикла стрелка индикатора 9 показывает твёрдости по Роквеллу. Вращением маховичка 5 образец отводится от наконечника.