5.4. Устройство и принцип действия твердомера тш-2м

На рис. 5.3 показана схема твердомера ТШ-2М. Во втулке массивной чугунной станины смонтирован подъёмный винт 2, на котором устанавливаются сменные опорные столики 5 для укладки испытуемых образцов. Этот винт может подниматься и опускаться вращением маховика 1.

В головке прибора установлена пружина 9, опирающаяся на шпиндель 10, для приложения к образцу предварительной нагрузки в 100 кгс, чтобы предотвратить возможность смещения образца во время испытания.

Э

Рис. 5.3. Схема устройства прибора ТШ-2М для измерения твёрдости по Бринеллю

та пружина прижимает втулку 8 к конусному седлу, а шпиндель 10 - к средней призме рычага 12. При поднятии образца к наконечнику втулка снимается с конуса и шпиндель без трения вдавливает шарик в испытуемую поверхность. Рычажная система с передаточным отношением 1:50, размещённая в верхней части станины, вдавливает наконечник 6 с шариком в образец.

Для призмы грузовых рычагов 12 и 15 второго рода, соединённых серьгой 13, предусмотрены самоустанавливающиеся опоры. К рычагу 15 подвешиваются сменные грузы 18, комбинируя которые можно воспроизвести нагрузки 187,5; 250; 500; 750; 1000 или 3000 кгс.

Приложение и снятие нагрузок осуществляется кривошипным механизмом, состоящим из кривошипа 19, шатуна 17 и вилки 16. Кривошип приводится во вращение от электродвигателя 21 через червячный двухступенчатый редуктор 20 с общим передаточным отношением 1:1600. Изменением направления вращения кривошипа после заданного промежутка времени и автоматическим выключением электродвигателя управляет электрическое реле с микровыключателем.

Продолжительность выдержки образца под нагрузкой устанавливается за счёт изменения угла поворота кривошипа до переключения на обратный ход. Время холостого поворота кривошипа с момента отрыва шатуна от рычага до встречи с ним при его обратном ходе равно продолжительности выдержки образца под нагрузкой, которое отмечается сигнальной электролампой 11, включаемой микропереключателем 14, расположенным на рычаге 15.

Продолжительность выдержки может устанавливаться по шкале 3 перед началом серии испытаний.

Наконечник на шпинделе защищён регулируемым упорным стальным чехлом 7, упрощающим и ускоряющим работу на приборе, так как при нём нет необходимости медленно подводить испытуемый образец к шарику.

5.5. Экспериментальное определение твердости образцов

Приступая к экспериментальному определению твёрдости по методу Бринелля, необходимо выполнить ряд подготовительных работ и произвести само испытание. В комплекс подготовительных работ, помимо описанной выше (п.5.3) подготовки образцов (удаление следов коррозии, лакокрасочных покрытий, выравнивание поверхностей, маркировка), входят операции по подготовке прибора.

Необходимо проверить исправность заземления и кабеля электрического питания прибора, кратковременным включением кнопки 4 убедиться в исправности электрического привода твердомера (по характерному звуку работы электродвигателя и редуктора), после чего питание следует отключить.

Таблица 5.3

Комплектование требуемой нагрузки подбором сменных грузов

Нагрузка		Количество сменных грузов
кгс	кн
187,5	1,84	Подвеска без грузов
250	2,45	Подвеска + малый груз
500	4,90	Подвеска + малый груз + средний груз
750	7,35	Подвеска + малый груз + большой груз
1000	9,81	Подвеска + малый груз + средний груз + большой груз
3000	29,40	Подвеска +малый груз +средний груз + пять больших грузов

С учётом особенностей исследуемого материала и толщины образца по табл. 5.1 выбирается один из шариковых наконечников, входящих в комплект прибора (2,5; 5 или 10 мм), закрепляемый в шпинделе установочным винтом. Руководствуясь табл. 5.3, на подвеску накладывают требуемое количество сменных грузов.

Устанавливается необходимая для данного испытания продолжительность выдержки образца под нагрузкой. Для этого ручку указателя устанавливают на требуемом (с учётом ожидаемого значения твёрдости и используемого диаметра шарика) делении шкалы 3 (см. рис. 5.3) и закрепляют указатель.

При испытании чёрных металлов следует пользоваться делениями, расположенными на левой частишкалы; смещение указателя влево или вправо на одно деление, соответственно, уменьшает или увеличивает продолжительность выдержки образца под полной нагрузкой на 1 с.

При испытаниях цветных металлов и сплавов твёрдостью HB35-130 нужно пользоваться делениями вправойверхней частишкалы красного цвета и красной риской на указателе с обозначением 30 с. Если твёрдость испытуемого металла находится в пределахHB8-35, следует пользоваться делениями нанижней правой частишкалы и риской на указателе с обозначением 60 с. В соответствии с [3, п.4] время выдержки под нагрузкой должно быть отрегулировано с точностью для 10 с (±2 с); 30 с (±4 с); 60 с (±6 с).

Проверяются исправность работы прибора и точность его показаний. Для этого в комплекте твердомера предусмотрены две образцовые меры (плитки МТБ) с характеристиками:

D= 10 мм;P= 3000 кгс (29,40 кн);HB200±50;

D= 10 мм;P= 1000 кгс (9,81 кн);HB100±25.

На столик (с соблюдением всех норм и правил) устанавливается образцовая мера, и производится контрольное нагружение установленным индентором на выбранном режиме. После измерения диаметров отпечатков и определения твёрдости сличают полученное значение с величиной, указанной на самой контрольной плитке. Показание не должно отличаться от средней твёрдости образцовой меры более чем на±4% при проведении испытания при нагрузке 3000 кгс и более чем на±5% при нанесении отпечатков при нагрузке 1000 кгс.

После завершения подготовительных операций испытуемый образец устанавливается на столик. Необходимо убедиться в том, что он установлен ровно, прилегает к поверхности столика всей опорной поверхностью. Испытуемая поверхность образца должна быть расположена параллельно поверхности столика. При наличии на ней сферы или конусности испытание проводить нельзя, так как в этом случае образец может вывернуться из-под наконечника и нанести травму оператору, поэтому необходимо продумать другую схему нагружения образца.

Вращением маховика винта столик с образцом необходимо поднять к шариковому наконечнику - до момента, когда рука ощутит достаточное сопротивление; тем самым будет создана предварительная нагрузка на образец. Нажатием кнопки 4 приводится в движение электродвигатель, нагрузка плавно передаётся на образец; при этом горит сигнальная лампочка.

По окончании испытания лампочка гаснет, и автоматически выключается электродвигатель. Вручную необходимо отвернуть маховик винта, прижимающего испытательный наконечник к образцу, после чего образец можно снять и измерить диаметр полученного отпечатка в двух взаимно перпендикулярных направлениях при помощи микроскопа МПБ-2 (х24), входящего в комплект прибора. По диаметру отпечатка по табл. 5.4 определяется значение твёрдости в единицах HB.

Таблица 5.4

Перевод диаметров отпечатков в значения твёрдости НВ

D мм	НВ	D мм	НВ	D мм	НВ	D мм	НВ	D мм	НВ	D мм	НВ	D мм	НВ
2,60	555	3,00	415	3,40	321	3,80	255	4,20	207	4,60	170	5,00	143
2,62	547	3,02	409	3,42	317	3,82	252	4,22	204	4,62	169	5,02	141
2,64	538	3,04	404	3,44	313	3,84	249	4,24	202	4,64	167	5,04	140
2,66	530	3,06	398	3,46	309	3,86	246	4,26	200	4,66	166	5,06	139
2,68	522	3,08	393	3,48	306	3,88	244	4,28	198	4,68	164	5,08	138
2,70	514	3,10	388	3,50	302	3,90	241	4,30	197	4,70	163	5,10	136
2,72	507	3,12	383	3,52	298	3,92	239	4,32	195	4,72	161	5,12	135
2,74	499	3,14	378	3,54	295	3,94	236	4,34	193	4,74	159	5,14	134
2,76	492	3,16	373	3,56	292	3,96	234	4,36	191	4,76	158	5,16	133
2,78	485	3,18	368	3,58	288	3,98	231	4,38	189	4,78	157	5,18	132
2,80	478	3,20	363	3,60	285	4,00	229	4,40	187	4,80	156	5,20	131
2,82	470	3,22	359	3,62	282	4,02	226	4,42	185	4,82	154	5,22	129
2,84	464	3,24	354	3,64	278	4,04	224	4,44	184	4,84	153	5,24	128
2,86	457	3,26	350	3,66	275	4,06	222	4,46	182	4,86	152	5,26	127
2,88	451	3,28	345	3,68	272	4,08	219	4,48	180	4,88	150	5,28	126
2,90	444	3,30	341	3,70	269	4,10	217	4,50	179	4,90	149	5,30	126
2,92	438	3,32	337	3,72	266	4,12	215	4,52	177	4,92	148	5,32	125
2,94	432	3,34	333	3,74	263	4,14	213	4,54	174	4,94	146	5,34	124
2,96	426	3,36	329	3,76	260	4,16	211	4,56	173	4,96	145	5,36	123
2,98	420	3,38	325	3,78	257	4,18	209	4,58	172	4,98	144	5,38	122

5.6. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЁТА

Отчёт должен содержать краткое изложение теории измерения твёрдости по Бринеллю, описание твердомера и моментов, связанных с подготовкой прибора к работе и образцов к испытанию. Особое внимание следует обратить на подготовку образцов к проведению испытания, последовательность действий при проведении практического измерения твёрдости и при обработке полученных результатов.

Результаты экспериментального измерения твёрдости нескольких образцов, изготовленных из разных металлов и сплавов и подвергнутых различной термической обработке, следует привести в виде таблицы (табл. 5.5).

Таблица 5.5