Правила користування приладом

Поверхня виробу, твердість якого вимірюється, повинна бути чисто обробленою. На ній не повинно бути тріщин, грубих слідів обробки, подряпин, вибоїн, а також бруду, змазки, окалини або яких–небудь покрить.

Зразок повинен щільно прилягати до вимірювального столика, не коливатись, зсовуватись при вимірюванні.

Товщина зразка для вимірювання повинна бути не менше восьмикратної глибини занурення алмазного конусу (або кульки) з тим, щоб на опорній поверхні не з’явилась випуклість .

Випробування проводиться в такій послідовності :

1. Встановлюється приблизна твердість зразка (за допомогою таблиць в довідниках, виходячи з виду металу).

2. Виходячи з меж вимірювань, вибирається та чи інша шкала (межі вимірювання встановлюються за таблицею 1.3).

Таблиця 1.3

Наближена твердість металу, НВ	Шкала	Оправка	Наванта- ження, кг	Умовне позначення твердості	Допустимі межі шкали
60-240 240-900 390-900	В С А	стальний шарик алмазний конус алмазний конус	100 150 60	HRB HRC HRA	25-100 20-67 70-85

3. Вибирається необхідна тривалість вимірювання (нормальна чи прискорена).

4. В залежності від шкали вибирається і встановлюється необхідний вантаж.

5. Встановлюється на відповідній вибраній шкалі наконечник.

6. На столик встановлюється зразок чи виріб і обертанням маховика 10 підтискують його до наконечника поки маленька стрілочка не стане проти червоної точки нанесеної на шкалі (або зразок не доторкнеться до обмежуючого чохла), а велика стрілка з похибкою + 5 поділок на ноль шкали індикатора. Якщо велика стрілка буде відхилятися більше, ніж на 5 поділок шкали відносно “0”, необхідно очистити стіл і почати вимірювання з початку. Вимірювання треба проводити ближче до центра зразка.

7. Обертанням барабана 9, який зв’язаний з індикатором 26, встановити ноль шкали “С” проти кінця великої стрілки індикатора.

8. Плавним натискуванням руки на клавішу включити в роботу привід механізму навантаження.

9. Зняти покази вимірювання.

10. Обертанням маховика 10 проти годинникової стрілки звільнити зразок, зняти з опорного стола. На кожній деталі рекомендується провести не менше трьох вимірювань.

На приладі не дозволяється проводити вимірювання твердості :

а) не однорідних по структурі металів (наприклад сірих чавунів);

б) крихких зразків і виробів ; виробів, які можуть пружити (наприклад : тонкостінні труби тощо);

в) виробів товщиною менше, ніж десятикратна глибина відбитка;

г) криволінійних поверхонь при радіусі кривизни менше 15мм, поскільки алмаз в такому випадку може зісковзнути і вийти з ладу.

Вершина алмазу повинна бути закруглена 0,2+0,05мм. Механізм включення і привід приладу повинні працювати безвідмовно, плавно і без шуму.

Визначення твердості за методом Бринеля

Одним з поширених методів вимірювання твердості є метод Бринеля. При цьому частіше всього використовується твердомір моделі ТШ-2. Принцип його роботи полягає у вдавлюванні кульки в метал. Твердість визначається за величиною лунки, яка утворюється після вдавлювання.

Формула за якою визначається твердість така:

,

де D – діаметр кульки;

d – діаметр відбитка;

Р – навантаження.

Основною одиницею вимірювання твердості є Паскаль (Па) - це тиск, який спричиняє сила в 1Н на площу 1 м². Поскільки це дуже мала величина, то на практиці користуються МПа (МПа=10⁶ Па).

Твердомір ТШ-2 (рис.1.3) має масивний чавунний корпус, в якому розміщені основні його механізми.

Навантаження на кульку 18 утворюється вантажами 4, прикладеними до системи важелів 6 і 10.

Рис. 1.3 Прес Бринеля моделі ТШ-2

Цими вантажами створюється основне навантаження 1834, 2451, 7354, 9810, 29420 Н. Важіль 6 правим кінцем закріплений на осі 16 і за допомогою серги 9 з’єднаний з малим важелем 10, на якому закріплені призми 8 і 12. Призма 8 з’єднана з сергою 9, призма 12 упирається в жорстко закріплену на корпусі приладу подушку 11, а призма, яка розміщена в середині малого важеля 10, впирається в подушку, що запресована у верхній кінець штока 14. Він притискається до призми малого важеля 10 пружиною 15. На нижньому кінці штока 14 кріпиться оправка з кулькою 18.

Привід приладу здійснюється трьохфазним асинхронним електродвигуном 2, який включається кнопкою 22. Він через редуктор 2 приводить в рух кривошип 3, який повертається проти напрямку руху годинникової стрілки. Кривошип 3 опускає шатун 5 і лівий кінець коромисла 7. При цьому опускається важіль 6, який опирається на нього. В цей момент навантаження, що утворюється важелем 4, передається через важіль 6 і 10 на кульку 18. В корпусі преса встановлений перемикач, привід якого з’єднаний з кінематичною схемою. Після дії навантаження і певного часу витримки перемикач автоматично змінює напрямок обертання вала двигуна 1. При цьому коромисло 7 піднімає важіль 6 і тим самим знімає навантаження - електродвигун автоматично виключається.

Зразок 19, твердість якого вимірюють, встановлюється на столику 20, поворотом маховика 21 зразок притискують до кульки доти, доки він не доторкнеться до обмежувача 17, при цьому пружина 15, надіта на шток 14, створює попереднє навантаження 98,1 Н.

Діаметр кульки, основне навантаження під час витримки під навантаженням вибирають залежно від матеріалу та його товщини (таблиця 1.4).

Таблиця 1.4 Залежність діаметру кульки, навантаження і часу витримки від твердості та товщини досліджуваного зразку

Матеріал	Твердість за Бринелем (НВ), Н/мм2	Товщина зразка, мм	Діаметр кульки D, мм	Навантаження		Співвід-ношення між Р і D	Вит-римка під наванта-женням, сек
				кгс	Н
Чорні метали	140-450 <140	6-3 4-2 <2 >6 6-3 <3	10 5 2,5 10 5 2,5	3000 750 187,5 1000 250 62,5	29420 7354 1834 9810 2451 614	Р=30D2 Р=10D2	10 10 10 10 10 10
Кольорові метали	> 130 35-130 8-35	6-3 4-2 <2 9-3 6-3 3 6 6-3 3	10 5 2,5 10 5 2,5 10 5 2,5	3000 750 187,5 1000 250 62,5 250 62,5 15,6	29420 7354 1834 9810 2451 614 2451 614 153	Р=30D2 Р=10D2 Р=2,5D2	30 30 30 30 30 30 60 60 60

Час витримки встановлюється за допомогою пристрою, який розташований з правої сторони в корпусі. Встановлюється він за допомогою спеціальної ручки.

Діаметр лунки на зразку вимірюються за допомогою спеціальної лупи (рис. 1.4).

Лупа ставиться на зразок так, щоб лунка була по центру отвору в корпусі лупи, а виріз розміщений в сторону найбільшого освітлення в приміщенні. Дивлячись в окуляр спочатку добиваються чіткого бачення шкали, а потім лунки, далі суміщають початок шкали з краєм лунки і відраховують покази діаметру лунки.

Рекомендується лунку міряти у взаємоперпендикулярних напрямках, покази складають, ділять на два і таким чином визначають середній діаметр лунки.

Величину твердості зразка визначають за приведеною вище формулою, або за допомогою спеціальної таблиці.

1 – окуляр;

2 – сітка;

3 – установочне кільце;

4 – об’єктив;

5 – основа тубусу.

Рис. 1.4 Мікроскоп для вимірювання діаметру відбитка.

Точність вимірювання приладом ТШ-2 вища за виміряну приладом ТК-2. Це обумовлено тим, що вимірюванню за Бринелем підлягає більша площа зразка, ніж за Роквелом (точковий укол). Проте прилад ТШ -2 псує поверхню металу (робить лунку), тому ним не можна вимірювати готові деталі. Приладом ТШ-2 не можна вимірювати тонкі зразки, бо кулька продавлює їх і вимірювання буде дуже не точним.

Попереднє навантаження регулюється шляхом переміщення обмежувача. Його величина встановлюється за допомогою спеціального динамометра, або за допомогою спеціальної мітки на стискуючій пружині, яка при 98,1 Н повинна знаходитись по центру вікна, проробленого у верхній частині корпусу.

Діапазони вимірювання твердості приладами ТК-2 і ТШ-2 перекриваються, хоча на приладі ТШ-2 вимірюються більш м’які зразки. Це видно з діаграми (рис. 1.5).

Рис.1.5 Співвідношення між

твердістю визначеною за мето-

дами Вікерса, Бринеля і Роквела

Визначення мікротвердості металів за Вікерсом

Під мікротвердістю розуміється твердість окремих частин металу – твердість окремих фаз, включень, поверхневих шарів. Метод визначення мікротвердості полягає у вдавлюванні у метал алмазної чотиригранної піраміди з кутом між протилежними гранями при вершині α = 136º. Прилад для вимірювання мікротвердості поєднує в собі простий металографічний мікроскоп і твердомір.

Твердість за Вікерсом визначають так же як і Бринелем:

,

де d – середнє арифметичне обох діагоналей відбитка.

Визначивши d твердість можна встановивши користуючись спеціальними таблицями.

В залежності від товщини досліджуваних зразків, або поверхневих шарів та їх твердості навантаження, яким діють на піраміду, складає 10, 20, 50, 100, 200, 300, 500, 1000 Н. Це дозволяє вимірювати твердість металів та інших матеріалів від самих м’яких до твердих. На приладі Вікерса допускається визначення твердості зразків з мінімальною товщиною 0,3-0,5 мм, або поверхневих шарів товщиною 0,03-0,05 мм.

Число твердості за Бринелем і Вікерсом може виражатись в кг/ мм², записують його без позначення розмірності так: НВ 230, HV 200. Якщо ж число твердості виражається в МПа, то після нього указують одиниці вимірювання – НВ 230МПа, HV 200 МПа. Значення твердості, що визначене за методами Бринеля і Вікерса, до 450МПа близькі, практично співпадають.