Мікротвердомір пмт-3: будова, порядок вимірювань.

Основним приладом, що використовується для випробування матеріалів на мікротвердість в даному курсі лабораторних робіт є ПМТ-3. Цей прилад одержав широке застосування як в науково-дослідній роботі, так і для виробничого контролю мініатюрних деталей і тонких поверхневих шарів [1].

На рис.1 показано схему приладу ПМТ-3 і вказані основні його вузли.

Рис.1. Схема приладу ПМТ-3. 1 - мікроскоп, 2 - макрометричний гвинт, 3 - мікрометричний гвинт, 4 - окулярний мікрометр, 5 - шток з алмазною пірамідкою, 6 – освітлювач, 7 - об’єктив, 8 – предметний столик, 9 - ручка столика; 10 - гвинт предметного столика; 11 – регулювальні гвинти, 12 – вантажі, 13 - ручка навантаження.

Прилад типу ПМТ-3 містить штатив 1 вертикального мікроскопа з тубусом, що переміщується вверх та вниз за допомогою макрометричного і мікрометричного гвинтів. Алмазна пірамідка має квадратну основу та кут між гранями при вершині 136°. Навантаження для вдавлювання піраміди створюється вантажами 12 в вигляді дисків з прорізами, що встановлюються на шток 5. У приладі застосовують вантажі від 1 до 200 г залежно від особливостей досліджуваної структури і завдань дослідження. Отримані відбитки переглядають через окуляр. Ціна поділки окуляра мікрометра – 0.3 мкм. Окулярний мікрометр має нерухому сітку, залишковий мікрометричний барабан і каретку з рухомою сіткою. На нерухомій сітці нанесені штрихи із цифрами і косинець із прямим кутом, вершина якого збігається із цифрою 0. На рухомій сітці нанесений косинець із прямим кутом і біштрих (рис.2).

З допомогою двох гвинтів (10) столик переміщується у двох перпендикулярних напрямках, що дозволяє переміщувати досліджуваний зразок і вибрати на ньому ділянки, де необхідно провести вимірювання. При виборі місця для відбитка на поверхні досліджуваного зразка слід керуватись наступними правилами:

1. Відстань від центру відбитка до краю зразка чи між центрами сусідніх відбитків має бути не менше 2d (d – діагональ відбитка).

2. Товщина досліджуваного зразка має бути не менше 1.5d.

Вибрану ділянку варто розмістити в середині поля зору мікроскопа — точно у вершині кута нерухомої сітки. Потім встановлюють вантажі, повертають за допомогою ручки столик 9 на 180° (від одного упору до іншого) для підведення обраної ділянки зразка під алмазну піраміду. Після цього повільним (протягом 10—15 с) поворотом ручки 13 приблизно на 180° опускають шток з алмазною пірамідою так, щоб алмаз торкнувся зразка. У цьому положенні витримують зразок під навантаженням 10-15 с, після чого, повертаючи ручку 13 у вихідне положення, піднімають шток з алмазом. Потім повертають столик 8 на 180° і повертають зразок у вихідне положення під об'єктив мікроскопа для вимірювання діагоналі відбитка. Якщо прилад правильно центрований, то зображення відбитка виявиться в полі зору мікроскопа або буде близько до вершини кута нерухомої сітки.

При вимірюванні діагоналі відбитка на приладі ПМТ-3 важливо встановити окуляр-мікрометр й оправлення з алмазною пірамідкою в такому положенні, щоб при обертанні барабана окуляра перехрестя ниток переміщувалося тільки уздовж однієї з діагоналей відбитка. Для цього звільняють кріплення і повертають на відповідний кут окулярний мікрометр. Останній закріплюють лише після того, як співпадуть напрямки переміщення перехрестя ниток і однієї з діагоналей відбитка.

Після розміщення відбитка в полі зору мікроскопа, суміщають перехрестя ниток мікроскопа послідовно з лівим та правим кутами відбитка і зчитують відповідні покази шкали (сотні мікрон) та лімба (десятки і одиниці мікрон) мікроскопа (рис.2) Далі знаходять різницю обох показів (N), а отриманий результат множать на ціну поділки шкали в мікронах (С) і одержують довжину діагоналі в мікронах:

. (1)

Рис.2. Схема вимірювання діагоналі відбитка на приладі ПМТ-3.

При випробуванні на мікротвердість чисельним значенням результату вимірювання є частка від ділення навантаження Р (у кг) на бічну поверхню S

відбитка (у мм²) в припущенні, що кути у відбитка такі ж, як у пірамідки:

, (2)

де α - кут при вершині алмазної піраміди (136° або 2.47 радіан). Якщо Р виразити в грамах, а d - у мікронах, то формула (2) набуде наступного вигляду:

. (3)

Для обчислення глибини відбитка можна скористатись формулою:

, (4)

яка при α=136º матиме спрощену форму:

. (5)

[1]. Григорович В.К. «Твердость и микротвердость металлов». – М.: Наука, 1976. – 230 с.