Прилад для визначення механічних властивостей матеріалів пим

Прилад для визначення механічних властивостей матеріалів призначений для вимірювання твердості металів, сплавів і деревини при виконанні лабораторних робіт з трудового навчання в 5-9 класах в загальноосвітніх закладах навчання.

Він складається з відлитого корпуса 1 (рис. 1.6), в середній частині якого знаходиться відліковий пристрій величини навантаження з шкалою 2, стрілкою 3 та рейковою передачею 4.

Регулювання стрілки здійснюється гвинтом 5. За допомогою рейкової передачі стрілка 3 з’єднується з столиком 6, який служить для установки досліджуваного зразка матеріалу. Опорою столику служить набір плоских пружин 7.

Рис. 1.6 Прилад для визначення механічних властивостей ПИМ

Для вивірення приладу на зусилля передбачена гайка з накаткою 8. Навантаження на досліджуваний зразок створюється за допомогою рукоятки 9, гвинтової пари 10 і наконечника 11. Рукоятка 9 з’єднується з гвинтовою парою за допомогою гвинта 12. За допомогою кронштейна 13 до наконечника кріпиться індикатор годинникового типу 14. Він служить для визначення глибини занурення кульки у досліджуваний зразок.

Для дослідження на твердість зразків з металів та сплавів служать два наконечники з кульками діаметрів 2,5 мм і 1,588 мм. Кульки виготовлені суцільно з наконечниками. Для дослідження на твердість зразків з деревини до приладу додається наконечник з півсферою діаметром 10 мм.

Перед початком вимірювань прилад затискають в лещатах за спеціальний прилив, розташований в нижній частині його корпусу. Наконечник вставляють в кронштейн і закріплюють гвинтом. В другий отвір кронштейна вставляють індикатор і теж закріплюють гвинтом. Наконечник з індикатором закріплюють у приладі.

Для зручності в користуванні зразок для вимірювання треба брати товщиною не більше 30 мм при рекомендованій довжині і ширині не більше 200х80 мм.

Для вимірювання зразок розташовують посередині столика. Потім підводять наконечник 1 до поверхні зразка, доторкуються до нього кулькою і встановлюють ніжку індикатора так, щоб можна було шкалу індикатора встановити на 0.

Вимірювання твердості металів і сплавів можна проводити за методом Бринеля і Роквела. При вимірюванні твердості за методом Бринеля використовують наконечник з кулькою з діаметр 2,5 мм. За допомогою рукоятки 9 його вдавлюють в зразок з сталі з навантаженням 1875 Н, з кольорових металів 625 Н. По індикатору визначають глибину вдавлювання кульки. За таблицею 1.4 знаходять площу відбитку в зразку F.

Значення твердості знаходять за формулою

НВ = Р/ F,

де Р – величина навантаження;

F – площа відбитку.

Таблиця 1.5

№	Глибина вдавлювання кульки, мм	Площа відбитка, мм2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17	0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,011 0,012 0,013 0,014 0,015 0,016 0,017 0,018 0,019 0,020	0,314 0,393 0,471 0,5509 0,628 0,706 0,785 0,8635 0,942 1,0205 1,099 1,177 1,256 1,334 1,413 1,492 1,57

За значенням величини твердоті можна наближено визначити межу твердості зразку. Так для не гартованих сталей σ=0,34 НВ. Способом Бринеля не можна вимірювати зразки великої твердості, поскільки кулька може деформуватись і залишити неправильний відбиток. Крім того, в такому випадку може зруйнуватись кулька. Тому методом Бринеля переважно рекомендується вимірювати твердість кольорових металів.

При вимірюванні твердості за методом Роквела використовують наконечник з кулькою діаметром 1,588 мм. Навантаження прикладають 1000 Н. Всі операції вимірювання такі як при вимірюванні за методом Бринеля.

Значення твердості встановлюють за формулою:

,

де h – глибина занурення кульки,

k– постійна величина, яка дорівнює 0,26,

c - заглиблення кульки на 0,002 мм, яке відповідає одній поділці індикатора.

Визначення твердості деревини проводиться за допомогою наконечника з кулькою, діаметр якої відповідає площі відбитку 1 см². При вдавленні до заглиблення півсфери в деревину визначають величину навантаження Р. Поскільки в цьому разі F=1 см², то значення твердості дорівнюватиме Р/ F.

Увага!

1. Корпус приладу виготовлений з чавуну, тому надмірні зусилля до рукоятки можуть привести до його руйнування .

2. Періодично треба проводити перевірки правильності показів пристрою для встановлення величини навантаження. Перевірку рекомендується проводити контрольним динамометром в такій послідовності:

1. зняти наконечник 11 з кронштейном 13 та індикатором 14;

2. встановити на столику 6 контрольний динамометр;

3. прикласти навантаження на подушку динамометра і звірити покази динамометра з показами шкали приладу.

При виявленій різниці показів більше 5% треба провести регулювання приладу. Для цього послаблюють стопорний гвинт гайки 8 і обертають її до вирівнювання показів приладу і динамометра. Потім гайку 8 застопорюють.

Таблиця 1.6 Переведення чисел твердості, визначених різними методами

Діаметр відбитка, мм	Твердість за Брінелем	Твердість за Роквелом			Діаметр відбитка, мм	Твердість за Брінелем	Твердість за Роквелом
		Шкала					Шкала
		С	А	Б			С	А	Б
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2,20 2,25 2,30 2,35 2,40 2,45 2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75 3,40 3,45 3,50 3,55 3,60	7800 7450 7120 6820 6530 6270 6010 5720 5550 5340 5140 4950 3210 3110 3020 2930 2860	72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 35 34 33 31 30	89 87 86 85 84 83 82 81 79 78 77 76 67 67 67 66 66	- - - - - - - - - - - - - - - - -	2,80 2,85 2,90 2,95 3,00 3,05 3,10 3,15 3,20 3,25 3,30 3,35 4,75 4,80 4,85 4,90 4,95	4770 4610 4440 4290 4150 4010 3880 3750 3630 3520 3410 3310 1590 1560 1530 1490 1460	49 48 46 45 44 42 41 40 39 38 37 36 - - - - -	76 75 74 73 72 71 71 70 70 69 68 68 - - - - -	- - - - - - - - - - - - 83 82 81 80 78

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
3,65 3,70 3,75 3,80 3,85 3,90 3,95 4,00 4,05 4,10 4,15 4,20 4,25 4,30 4,35 4,40 4,45 4,50 4,55 4,60 4,65 4,70	2770 2690 2620 2550 2480 2410 2350 2280 2230 2170 2120 2070 2020 1960 1920 1870 1830 1790 1740 1700 1660 1630	29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 16 15 15 - - - - - - -	65 65 64 64 63 63 62 62 61 61 60 60 59 58 58 57 56 56 55 - - -	- - - - - 100 99 98 97 97 96 95 94 93 92 91 89 88 87 86 85 84	5,00 5,05 5,10 5,15 5,20 5,25 5,30 5,35 5,40 5,45 5,50 5,55 5,60 5,65 5,70 5,75 5,80 5,85 5,90 5,95 6,00 6,10	1430 1400 1370 1340 1310 1280 1260 1240 1210 1180 1160 1140 1120 1090 1070 1050 1030 1010 990 970 960 920	- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	76 76 75 74 72 71 69 69 67 66 65 64 62 61 59 58 57 56 54 53 52 49