2.2. Основні теоретичні положення

2.2.1. Суть методу Роквелла

Суть методу визначення твердості методом Роквелла полягає в тому, що в метал втискується алмазний конус з кутом при вершині 120º і радіусом заокруглення вершини, рівній 0,2 мм (рис. 2.1), або стальну кульку діаметром 1,588 мм (1 : 16 дюйма).

При цьому мірою твердості являється глибина проникнення інструменту, передана годинниковим механізмом індикатора на шкалу приладу. Очевидно, більшій твердості відповідає менше проникнення інструменту, а меншій твер- дості – більше. Для числової характеристики твердості по Роквеллу введені умовні шкали в залежності від інструменту, що використовується, і наванта- ження. При цьому кожній шкалі відповідає визначений інструмент, наванта- ження, певний матеріал і допустима мінімальна товщина досліджувального матеріалу. Цей зв’язок приведений в табл. 2.1, який показує стандартні умови дослідження методом Роквелла.

Рисунок 2.1- Параметри наконечників

Таблиця 2.1

Шкала	Колір шкали	Наван-таження Р, кгс	Форма наконечника	Позначення шкали твердості	Допустимі границі достовірних вимірювань	Допустима товщина досліджу-вального матеріалу, мм
С	Чорний	150	Алмазний конус	HRC	20-70	0,4
В	Червоний	100	Стальна кулька	HRB	25-100	0,8
А	Чорний	60	Алмазний конус	HRA	75-90

Основною шкалою на приладі Роквелла являється шкала “С”. Вона слу- жить для визначення твердості термооброблених (гартування + відпускання) стальних виробів, для чого власне Роквелл і виготовив свій прилад.

Шкала “B” служить для дослідження металів середньої твердості (сталей до термообробки і кольорових металів) у виробах товщиною менше 2 мм, коли дослідження методом Брінеля не може бути виконано.

Шкала “A” використовується рідше і застосовується для дослідження над- твердих сплавів на карбідній основі ( на заводах їх часто називають “победіт”).

2.2.2. Математичне вираження числа твердості по Роквеллу

Число твердості по Роквеллу в основній шкалі “C” виражається форму- лою

де 100 – число поділок на шкалі (рис. 2.2);

h – проникнення конуса в метал під дією загального навантаження за рахунок пластичної деформації;

h0 – проникнення конуса за рахунок попереднього навантаження при регулюванні приладу на “C” шкалі. Попереднє навантаження необхідне для створення надійного контакту конуса з металом і усунення впливу жорсткості поверхні металу на точність вимірювань;

с – ціна поділки шкали індикатора 0,002 мм, тобто проникнення конуса на цю величину і відповідає повороту стрілки шкали на одну поділку.

Формула твердості логічно відображає процес проведення дослідження.

Дріб виражає переміщення стрілки під час проникнення конуса в

метал. Якщо б стрілка приладу переміщувалась в напрямку відліку шкали, то більшому проникненню конуса відповідала б більша твердість. Тому прилад зроблений так, що стрілка переміщається в напрямку зворотному відліку шка- ли, це так як би переміщенню стрілки відповідає менша твердість. Послідов- ність дослідження показана на рис. 2.2.

Позиція 1 відповідає проникненню конуса при встановленні приладу на “C” шкалі (під дією попереднього навантаження P0=10 кгс).

Позиція 2 відповідає проникненню конуса в метал під дією загального навантаження 150 кгс за рахунок пластичної деформації і пружної деформації стрілка приладу робить поворот проти відліку шкали.

П озиція 3 відповідає проникненню конуса в метал тільки за рахунок пластичної деформації. При цьому для контакту зберігається P0=10 кгс. В цей час знімається показ приладу, що відповідає визначенню твердості як міри пластичної деформації металу.

Рисунок 2.2- Послідовність проведення досліджень методом Роквелла

2.2.3. Методика проведення досліджень на приладі Роквелла

2.2.3.1. Вибрати необхідний інструмент (конус або кульку) в залежності від виду досліджуваного матеріалу.

2.2.3.2. Встановити навантаження відповідно вибраному інструменту.

2.2.3.3. Включити прилад в сітку і тумблер на приладі для приведення механізму у вихідне робоче положення.

2.2.3.4. Встановити досліджувану деталь на стіл приладу, перевірити пара- лельність поверхонь, які перевіряються. Уколи робити не ближче, ніж на 3-5 мм від краю деталі і один від одного.

2.2.3.5. Обертанням маховика приладу підвести деталь до конуса, прослідкува- ти, щоб деталь під час дотикання конуса не перекошувало.

2.2.3.6. Зробити перехват рук на маховику і продовжувати обертати його до тих пір, поки маленька стрілка не попаде на червону нульову відмітку, а більша займе приблизно вертикальне положення поблизу “0” шкали.

2.2.3.7. Відкоректувати обертанням барабана положення “0” шкали так, щоб він точно співпадав з положенням стрілки.

2.2.3.8. Натиснути клавішу приладу, відпустити і після завершення циклу зняти покази твердості на шкалі.

2.2.3.9. Обертанням маховика відвести деталь від конуса.

2.2.3.10. По стандарту проводиться три дослідження кожної перевіреної деталі, але якщо перші два дослідження розходяться на 1-2 одиниці, то тре- тього переважно не проводять.