METODY STATYCZNE Metody pomiau twadości. Opacował: XXXXXXXX studia inŝynieskie zaoczne wydział mechaniczny semest V Gdańsk 00.
Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami pomiaów twadości, typami twadościomiezy i ich obsługą oaz opanowanie techniki pomiaowej. Teoia. Twadość, własność ciał stałych polegająca na stawianiu opou odkształceniom plastycznym pzy lokalnym oddziaływaniu nacisku na ich powiezchni, wywieanego pzez inne, twadsze ciało. Twadość jest cechą umowną, umoŝliwiającą poównywanie odponości na uszkodzenia powiezchni óŝnych mateiałów. Powszechnie stosuje się kilka metod badania twadości. Dzięki doświadczalnie stwiedzonym zaleŝnościom pomiędzy twadością a innymi własnościami mateiałów oaz na podstawie ustaleń, Ŝe póby twadości jedynie w minimalnym stopniu uszkadzają badany mateiał, mogą one często zastępować póby znacznie tudniejsze do pzepowadzenia. Pomia twadości metodą Rockwella. (PN - 9/H 04360) Póba ta polega na dwustopniowym wciskaniu w badany mateiał stoŝka diamentowego lub kulki stalowej o okeślonych kształtach i waunkach pomiau. Podstawą okeślenia twadości Rockwella stanowi pomia twałego pzyostu głębokości odcisku, któy jest wyaŝony w jednostkach twadości HR. Twadość odczytuje się bezpośednio na wyskalowanym czujniku. Zaletą tej metody jest dwustopniowe obciąŝenie podczas pomiau, któe daje nam zmniejszenie błędu spowodowanego niejednoodnością powiezchni. Wykonanie pomiau: - Spawdzić czy dźwignia obciąŝenia głównego jest zablokowana. - Zetknięcia z wgłębnikiem. - Obacając pokętłem, docisnąć wgłębnik tak by mała wskazówka wskazywała czewony punkt na taczy czujnika. - Pzez pokęcenie taczy czujnika ustawić "0" na odpowiedniej skali. - Włączyć obciąŝenie główne dźwignią. - Odczekać aŝ watość czujnika ustali się. - Pzesunąć dźwignię w połoŝenie początkowe i odczytać twadość na skali. Twadość w metodzie Rockwella oznacza się za pomocą następujących symboli: HRC i HRA pzy pomiaze stoŝkiem, HRB i HRF pzy pomiaze kulką. Pomia twadości metodą Rockwella za pomocą stoŝka stosuje się do twadych metali i stopów, a zwłaszcza stali ulepszonych cieplnie. Spawdza się w ten sposób twałość wielu części samochodowych, jak np. swozni tłokowych, swozni zwotnic, swozni kulistych itp. Twadość metodą Rockwella wyaŝa się wzoami h dla stoŝka 00 ś h HRC = dla kuli HRC = 30 ś 0,00 0,00. MoŜliwość pomiau mateiałów miękkich i twadych.. DuŜa szybkość pomiau, dzięki, czemu metoda ta nadaje się do pomiaów masowych.
Wady:. Wiele źódeł powstawania błędów.. Błędy powstające pzez pomia głębokości odcisku. 3. DuŜa ilość skał umownych, stąd konieczność poównywania ich pzy pomocy tablic. 4. Nieównomieność skal. Pomia twadości metodą Binella. (PN - 9/H 04350) Polega on na wciskaniu wgłębnika pod obciąŝeniem F, w postaci hatowanej kulki stalowej o śednicy D, w powiezchnię badanego mateiału, w czasie T. Śednica odcisku kuli D, jako śednia z kilku pomiaów w kieunkach wzajemnie postopadłych, słuŝy do obliczenia pola powiezchni czaszy. Twadość wg Binella jest to stosunek siły obciąŝającej do pola powiezchni czaszy odcisku. Twadość metodą Binella jest obliczana ze wzou: = P MN HB ΠD( D D d ) m Wykonanie pomiau: - PołoŜyć badaną póbkę na stoliku. - Pzez pokęcenie koła podnieść stolik, tak by lekko docisnąć badaną póbkę do kulki. - Zamknąć zawoek spustowy. - Pompować olej dźwignią do pzestzeni oboczej aŝ do uzyskania wymaganej siły. - Odczekać wymagany czas. - Odkęcić zawó spustowy, opuścić stolik zdjąć póbkę. - Wykonać pomia śednicy wgniecenia pzy pomocy lupy z podziałką. - Obliczyć ze wzou lub odczytać twadość z tablic.. MoŜliwość pomiau twadości stopów niejednoodnych.. Jedna skala twadości. Wady:. Kłopotliwość pomiau śednicy odcisku i konieczność odczytywania wyników z tablic, co wpływa na długi czas pomiau.. Nie nadaje się do pomiaów twadości wastw utwadzonych i badzo małych pzedmiotów. 3. Pomiay nie są zawsze poównywalne. 4. Odniesienie twadości do powiezchni, czaszy kulistej, co utudnia wpowadzenie popawek. 5. Nie nadaje się do pomiaów twadości mateiałów twadych. Pomia twadości metodą Vickesa. (PN - 9/H 04355) Pomia twadości tą metodą polega na wciskaniu wgłębnika w kształcie ostosłupa pawidłowego o kącie wiezchołkowym 36 o. Twadość w metodzie Vickesa okeślamy analogicznie jak w metodzie Binella, obliczając stosunek siły wciskającej wgłębnik w badany mateiał do pola powiezchni bocznej odcisku. 3
Twadość metodą Vickesa wyaŝamy wzoem: P MN HV =,8544 a m Wykonanie pomiau: - PołoŜyć póbkę na stoliku włączyć oświetlenie, tak ustawić stolik, aby uzyskać wyaźny obaz póbki. - Pzesunąć dźwignię zwalniacza. Wgłębnik ustawić na linii działania siły obciąŝającej i włączyć obciąŝenie, zostaje wykonany odcisk. - Po dojściu dźwigni wyłącznika do połoŝenia końcowego pzestawić ją z powotem w połoŝenie początkowe. - Ustawić obiektyw nad odciskiem, ustawić ostość. - Zmiezyć pzekątne miaką pzymocowana do matówki. - Odczytać watość twadości z tablic, lub obliczyć ze wzoów.. Jednoznaczność oznaczeń (w pzybliŝeniu) z metodą Binella do twadości 300 dn\mm.. Stosuje się jedną skalę poównywalną w całym miezonym zakesie makotwadości bez względu na wielkość obciąŝenia. 3. Nadaje się do pomiaów twadości badzo małych pzedmiotów, jak ównieŝ cienkich wastw utwadzonych. 4. Nadaje się do pomiaów zaówno metali miękkich jak i twadych. 5. Nadaje się do zastosowania w zakesie mako- i mikotwadości. 6. DuŜa dokładność pomiaów. Wady:. Konieczność staannego oczyszczenia badanej powiezchni.. Nie nadaje się do pomiaów twadości mateiałów o stuktuze gubozianistej i niejednoodnej. SCHEMAT APARATU DŹWIGNIOWEGO DO POMIARU TWARDOŚCI METODĄ BRINELLA, ROCKWELLA I VICKERSA.. Wgłębnik.. Póbka. 3. Stół. 4. Śuba. 5. Dźwignia. 6. Czujnik. 7. CięŜaki. x = 5 0,0 = x = 0,0mm = 0 HRC 4
Wyniki pomiaów i obliczenia METODA BRINELLA VICKERSA R Lp Mateiał. STAL. śeliwo 3. MOSIĄDZ 4. MIEDŹ 5. ALUMINIUM 6. STAL Hatowana D zn mm [ ] n F [ kg] t [ s] d d d ś HB [ kg] F t [ s] a ś mm [ ] HV HRC 0 30 0,55 83,9 50 5 0,9 4,5 X.5 87,5,,, 55,6 0 30 0,8 86,9 50 5,0 9,7 X.5 87,5,3,,5 4,6 0 50 30,5 59,3 X.5 87,5,5,,5 48,9 0 30 0,8 86,9 5 0 30 50 30, 64,4 X.5 6,5,,5.75 54,6 0 30,3 3,9 5 5 60 50 60,5 4, X.5 3,5,,, 5,94 0 5 59.5 ROCKWELLA Pzykładowe obliczenia. HB dla stali: 87,5 HB = Π,5,5,5, kg = 55,6 mm 3. HV dla stali 30 HV =,8544 0,55 kg = 97,3 mm 5