Задание
Изучить методические указания к данной лабораторной работе.
По выданному образцу измерить твердость методом Бринелля.
Полученные данные занеси в протокол испытаний (табл. 5).
Составить отчет о проделанной работе.
Таблица 5
Протокол испытаний
№ исп. |
Диаметр шарика, мм |
Нагрузка, кг |
Dотп1 |
НВ1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторая работа №4 «Испытание на твердость по методу Роквелла»
Цель работы:
изучить устройство прибора Роквелла;
изучить методику выбора нагрузки и наконечника;
изучить порядок подготовки образцов;
изучить порядок контроля прибора;
изучить порядок проведения испытания.
1. Схема испытания и величина твердости по Роквеллу
Испытание на твердость по Роквеллу производится вдавливанием в испытываемый образец алмазного конуса с углом 1200 или стального закаленного шарика диаметром 1,59 мм (1/16//).
Величина твердости представляет собой разность между глубиной отпечатков, получаемых на испытываемом образце от вдавливания алмазного конуса или стального шарика под двумя нагрузками определенной величины – предварительной 10 кг и общей (предварительной + основной) 60, 100 и 150 кг.
Число твердости HR выражается формулой
,
где h – глубина внедрения в мм наконечника под действием предварительной нагрузки 10 кг (рис.1);
h1 –глубина внедрения в мм наконечника под действием общей нагрузки 60, 100 или 150 кг после ее снятия и оставления нагрузки 10 кг (рис. 2.1);
К – постоянная величина, равная для шарика 0,26 и для конуса 0,2;
С – цена деления циферблата индикатора, соответствующая углублению шарика или конуса на 0,002 мм.
Твердость по Роквеллу – число отвлеченное и выражается в условных единицах. В зависимости от того, чем и при какой нагрузке производится испытание, т.е. по какой шкале – В, С или А, число твердости обозначается HRB, HRC и HRA.
Определение твердости на приборе Роквелла имеет большое применение для контроля качества продукции, так как позволяет испытывать как мягкие, а также твердые изделия. Получающиеся отпечатки очень малы и не портят внешней поверхности детали, испытание проводится очень быстро (30 – 60 сек.), и величина твердости считывается по шкале приборов без каких – либо измерений и пересчетов.
Рис. 1. Схема определения твердости вдавливанием алмазного конуса:
1 – 1 – углубление конуса под действием предварительной нагрузки; 2 – 2 – углубление конуса под действием общей нагрузки; 3 – 3 – углубление конуса при уменьшении общей нагрузки до значения предварительной нагрузки
2. Прибор Роквелла
Общий вид прибора Роквелла показаны на рис. 2. В штоке прибора закрепляется оправы с шариком или алмазным (или победитовым) наконечником. Постоянный груз создает нагрузку 500 Н; если на постоянный груз установить груз (400 Н), имеющий на торце красный круг, то создается нагрузка 900 Н; если на постоянный груз установлен груз и груз (500 Н), имеющий на торце черный круг, то создается нагрузка 1400 Н.
Столик служит для установки на нем испытываемого образца. При вращении по часовой стрелке маховика, столик поднимает и образец подводится к шарику или алмазному наконечнику.
При дальнейшем вращении маховика шарик или алмаз начинает внедряться в испытываемый образец, а стрелки поворачиваются по циферблату. При вращении маховика до тех пор, пока маленькая стрелка 1 (рис. 3, а) на циферблате дойдет до красной точки 2, а большая стрелка 3 циферблата установится при этом приблизительно в вертикальном положении (рис. 3, б), создается предварительная нагрузка 100 Н. Циферблат имеет кольцо с двумя шкалами – черной (С) и красной (В). Кольцо может вращаться, что необходимо для совмещения нуля черной шкалы с большой стрелкой (рис. 3, в).
Такое совмещение большой стрелки циферблата с нулем черной шкалы С производится независимо от того, что вдавливается в испытываемый образец – шарик или алмазный конус. Совмещение большой стрелки с нулем красной шкалы со знаком В не производится ни в каком случае.
Рукоятка (служит для приведения в действие основной нагрузки. При откидывании рукоятки на шарик или алмазный конус начинает действовать основная нагрузка, и создается общая нагрузка (предварительная + основная).
Рис. 2.Общий вид прибор Роквелла
При вдавливании шарика общая нагрузка равна 1000 Н (100 Н – предварительная нагрузка, 900 Н – основная нагрузка). При вдавливании алмазного конуса общая нагрузка равна или 1500 Н (100 Н – предварительная нагрузка, 1400 Н – основная) или 600 Н (100 Н – предварительная нагрузка, 500 Н – основная нагрузка).
При действии основной нагрузки шарик или алмазный конус все глубже проникает в испытываемый образец, при этом большая стрелка циферблата поворачивается против часовой стрелки. Время приложения основной нагрузки 5 – 7 сек.
Когда рукоятка опускается до упора, большая стрелка циферблата останавливается (рис. 3, г). При поднятии рукоятки (возвращение ее в исходное положение) снимается действовавшая нагрузка. При этом большая стрелка циферблата перемещается по часовой стрелки и указывает на шкалу число твердости по Роквеллу (рис. 3, д). при испытании шариком отсчет производится по красной шкале и твердость обозначается НRB; при испытании алмазным конусом под нагрузкой 1500 Н отсчет производится по черной шкале и обозначается HRA . каждое деление шкалы соответствует единице твердости и равно глубине вдавливания шарика или алмазного конуса на 0,002 мм.
Числа на циферблате расположены в направлении, противоположном вращению стрелки, так что глубина вдавливания обратно пропорциональна величине отсчета. Это означает, что чем тверже материал, тем выше отсчет.
При вращении маховика против часовой стрелки образец освобождается от действия предварительной нагрузки, и столик опускается.
Рис. 3. Последовательное перемещение стрелок на циферблате прибора типа Роквелла при вдавливании алмазного конуса