Практична робота № 2

ВИПРОБУВАННЯ НА ТВЕРДІСТЬ ПО РОКВЕЛЛУ

Мета роботи: Вивчити роботу твердомеров. Освоїти методику виконання випробувань на твердість і обробку результатів.

Завдання: Вивчити пристрій і роботу твердомеров типа ТК. Виконати, відповідно до варіанту, розрахунки твердості по методу Роквелла.

Хід роботи

1. Вивчити теоретичну частину інструкції.

2. Відповідно до варіанту (див. табл.1) виконати розрахунки твердості по двох методах. Діаметри кульок наконечників прийняти по таблиці 1.

Таблиця 1. Вихідні дані для розрахунків.

Варі-ант	h, мм.	h0, мм.	С мм.	РРокв., кг	Варі- антів	h, мм.	h0, мм.	С мм.	РРокв., кг
1	0,050	0,005	0,002	150	16	0,095	0,015	0,002	150
2	0,060	0,001		100	17	0,085	0,010		100
3	0,070	0,01		60	18	0,075	0,015		60
4	0,080	0,008		150	19	0,165	0,020		150
5	0,100	0,025		100	20	0,155	0,035		100
6	0,095	0,005		60	21	0,150	0,025		60
7	0,085	0,010		150	22	0,135	0,020		150
8	0,075	0,015		100	23	0,175	0,085		100
9	0,065	0,020		60	24	0,065	0,005		60
10	0,085	0,025		150	25	0,135	0,025		150
11	0,150	0,055		100	26	0,120	0,045		100
12	0,155	0,070		60	27	0,085	0,005		60
13	0,185	0,095		150	28	0,075	0,005		150
14	0,190	0,100		100	29	0,095	0,010		100
15	0,195	0,085		60	30	0,155	0,025		60

3. Виконати переклад відповідності розрахованих величин в інші методи визначення твердості. Довідкові дані приведені в додатку В.

4. Скласти звіт про роботу, в якому привести:

• Схему випробувань і визначення твердості по Роквеллу;

• Опис методик визначення твердості по Роквеллу;

• Виконані розрахунки;

• Переклад розрахованих величин твердості в інші методи;

• Висновок.

Вимір твердості втискуванням діамантового конуса, або сталевої кульки (метод Роквелла)

Твердість по методу Роквелла (ГОСТ 9013 — 90) визначають по глибині втискування у випробувальну поверхню сталевої кульки діаметром 1,588 мм при навантаженні 100 кГ або діамантового конуса з кутом у вершини а = 120° при навантаженні 60 і 150 кГ.

При випробуванні спочатку прикладають попереднє навантаження Р₀, рівне 10 кГ, а потім нормальну Р, рівну 60, 100 або 150 кГ. Різниця: глибин проникнення кульки або конуса під нагрузками Р₀ і Р характеризує твердість (див. рис.1).

Д = h – h₀

Чем меньше эта разность, тем тверже испытуемый материал, и, наоборот, чем больше эта разность, тем мягче материал.

Р ис. 1. Схема визначення твердості по Роквеллу.

Чим менше ця різниця, тим твердіше випробовуваний матеріал, і, навпаки, чим більше ця різниця, тим м'якше матеріал.

Число твердості по Роквеллу визначають по формулі:

HR =

де h₀ — глибина впровадження наконечника під дією сили Р₀;

h — глибина впровадження наконечника під дією загального навантаження;

к— постійна величина; для кульки к — 0,26 і для конуса к — 0,2;

с — ціна ділення циферблату індикатора.

Для визначення твердості застосовують твердомер типа ТК (рис. 2). У нижній частині станини 9 встановлений гвинт 7, що обертається маховичком 8, закінчується столиком 6 для приміщення випробовуваних зразків 5. У частині верху станини укріплені індикатор 3, масляний редуктор 11 і шпиндель, в якому встановлюється наконечник 4 з діамантовим конусом або із сталевою кулькою.

Рис.2. Схема приладу типа ТК

Індикатор є циферблатом, на якому нанесено дві шкали, — чорна і червона і є дві стрілки — велика і мала (рис. 3). При випробуванні кулькою відлік виробляється за червоною шкалою В, при випробуванні діамантовим конусом — за чорною шкалою С. Циферблат роздільний на 100 ділень, кожне з яких відповідає глибині втискування 0,002 мм.

Нульове ділення чорної шкали збігається з початковим положенням стрілки. Червона шкала зміщена відносно нульового ділення чорної шкали на 30 ділень в напрямі, протилежному до руху стрілки індикатора при впровадженні наконечника. Отже, початкове ділення червоної шкали збігається з діленням 30 на циферблаті індикатора. Цей зсув зроблений по тій причині, що глибина вдавлення кульки часто перевищує 0,2 мм, і тоді стрілка при вдавленні робила б поворот більш ніж на 100 ділень, тобто значення твердості могли б виходити негативними.

Рис. 3. Схема переміщення стрілок на циферблаті індикатора.

Велика стрілка слугує для зазначення твердості, а мала — для контролю величини попереднього навантаження, створеного маховичком 8 (див. рис.2) Прикладення основного навантаження 10 на шпиндель і наконечник здійснюють поворотом ручки 1 від себе (уліво). Передача руху від шпинделя прибору до індикатора 3 провадиться важільцем 2.

Орієнтування наконечник і навантаження при випробуванні на приладі типа ТК можна вибрати згідно даним, приведеним у відповідній таблиці ГОСТа.

Твердість на приладі типа ТК можна виміряти:

1) діамантовим конусом із загальним навантаженням 150 кГ (попередня 10 кГ і основна 140 кГ), в цьому випадку значення твердості визначають по. чорній шкалі С і позначають HRC. Ця шкала застосовується для випробування загартованих сталей, що володіють твердістю до HRC 67, і для визначення твердості тонких поверхневих шарів завтовшки більше 0,5 мм;

2) діамантовим конусом із загальним навантаженням 60 кГ (10 + 50); в цьому випадку значення твердості також визначають за чорною шкалою С, але позначають HRA. Числа HRA можна перекласти на числа HRC по формулі:

HRC = 2*HRA — 104

Ця шкала застосовується для випробування надтвердих сплавів (наприклад, карбідів вольфраму, що володіють твердістю HRC > 68), тонкого листового матеріалу і для виміру твердості тонких поверхневих шарів (0,3—0,5 мм) або тонких пластинок;

3) сталевою кулькою із загальним навантаженням 100 кГ (10 + 90); у цьому випадку значення твердості визначають по червоній шкалі В и позначають HRB. Шкала В служить для випробування металів середньої твердості і для випробування виробів товщиною від 0,8 до 2 мм (коли випробування методом Бринеля не може бути виконане).

Для виміру твердості тонких пластин і тонких поверхневих шарів (цементованих, азотированих, ціанованих) використовують прилади типа суперроквелл. Загальне навантаження, вживане в такому приладі, складає від 15 до 45 кГ, попередня, — 3 кГ, а кожне ділення шкали індикатора відповідає глибині втискування, рівній 0,001 мм (1 мк). Ці прилади володіють більшою чутливістю.

На підставі досвідчених робіт установлений зв'язок між числами твердості по Роквеллу і по Бринелю, яка дозволяє здійснювати переклад одних чисел твердості в інші.

До гідностей методу Роквелла слід віднести високу продуктивність, простоту обслуговування, точність виміру і збереження якісної поверхні після випробування. Не рекомендується застосовувати цей метод для визначення твердості неоднорідних за структурою сплавів (чавуну), для випробування криволінійних поверхонь із радіусом кривизни менш 5 мм і для випробування деталей, які під дією навантаження можуть деформуватися.