Upang ang mga bahagi at mekanismo ay makapaglingkod sa mahabang panahon at mapagkakatiwalaan, ang mga materyales kung saan ginawa ang mga ito ay dapat matugunan ang mga kinakailangang kondisyon sa pagtatrabaho. Iyon ang dahilan kung bakit mahalagang kontrolin ang mga pinahihintulutang halaga ng kanilang pangunahing mga mekanikal na parameter. Kasama sa mga mekanikal na katangian ang tigas, lakas, lakas ng epekto, kalagkitan. Ang tigas ng mga metal ay isang pangunahing katangian ng istruktura.
Konsepto
Ang tigas ng mga metal at haluang metal ay ang pag-aari ng isang materyal upang lumikha ng resistensya kapag ang isa pang katawan ay tumagos sa mga layer ng ibabaw nito, na hindi nade-deform at hindi gumuho sa ilalim ng mga kasamang load (indenter). Tinukoy sa layunin:
- pagkuha ng impormasyon tungkol sa mga katanggap-tanggap na feature ng disenyo at mga posibilidad sa pagpapatakbo;
- pagsusuri ng estado sa ilalim ng impluwensya ng panahon;
- pagsubaybay sa mga resulta ng heat treatment.
Ang lakas at paglaban ng ibabaw sa pagtanda ay bahagyang nakadepende sa indicator na ito. Mag-explore bilang orihinalmateryal at mga natapos na bahagi.
Mga opsyon sa pananaliksik
Ang indicator ay isang value na tinatawag na hardness number. Mayroong iba't ibang mga pamamaraan para sa pagsukat ng katigasan ng mga metal. Ang pinakatumpak na pananaliksik ay ang paggamit ng iba't ibang uri ng kalkulasyon, indenter at naaangkop na hardness tester:
- Brinell: ang esensya ng apparatus ay ang pagpindot ng bola sa metal o haluang metal na pinag-aaralan, kinakalkula ang diameter ng imprint at pagkatapos ay mathematically na pagkalkula ng mekanikal na parameter.
- Rockwell: Gumamit ng bola o diamond cone. Ang halaga ay ipinapakita sa isang sukat o kinakalkula.
- Vickers: Ang pinakatumpak na pagsukat ng tigas ng metal gamit ang tip ng diamond pyramidal.
May mga espesyal na formula at talahanayan upang matukoy ang mga parametric na pagsusulatan sa pagitan ng mga indicator ng iba't ibang paraan ng pagsukat para sa parehong materyal.
Mga salik na tumutukoy sa opsyon sa pagsukat
Sa mga kondisyon ng laboratoryo, na may kinakailangang hanay ng kagamitan, ang pagpili ng paraan ng pananaliksik ay isinasagawa depende sa ilang partikular na katangian ng workpiece.
- Indicative na value ng mechanical parameter. Para sa mga istrukturang bakal at mga materyales na may mababang katigasan hanggang sa 450-650 HB, ginagamit ang paraan ng Brinell; para sa tool, haluang metal na bakal at iba pang mga haluang metal - Rockwell; para sa matigas na haluang metal - Vickers.
- Mga sukat ng sample ng pagsubok. Partikular na maliliit at maselang bahagi ang sinusuri sagamit ang Vickers hardness tester.
- Ang kapal ng metal sa punto ng pagsukat, lalo na ang carburized o nitrided layer.
Lahat ng kinakailangan at pagsunod ay dokumentado ng GOST.
Mga tampok ng Brinell technique
Isinasagawa ang hardness testing ng mga metal at alloy gamit ang Brinell hardness tester gamit ang mga sumusunod na feature:
- Indenter - isang bola na gawa sa alloy steel o tungsten carbide alloy na may diameter na 1, 2, 2, 5, 5 o 10 mm (GOST 3722-81).
- Duration ng static indentation: para sa cast iron at steel - 10-15 s, para sa non-ferrous alloys - 30, posible rin ang tagal na 60 s, at sa ilang mga kaso - 120 at 180 s.
- Limit ang halaga ng mekanikal na parameter: 450 HB kapag sinusukat gamit ang bakal na bola; 650 HB kapag gumagamit ng carbide.
- Posibleng pag-load. Gamit ang mga timbang na kasama sa kit, ang aktwal na puwersa ng pagpapapangit sa ispesimen ng pagsubok ay naitama. Ang kanilang pinakamababang pinahihintulutang halaga: 153, 2, 187, 5, 250 N; maximum - 9807, 14710, 29420 N (GOST 23677-79).
Gamit ang mga formula, depende sa diameter ng napiling bola at materyal na sinusuri, maaaring kalkulahin ang naaangkop na pinapayagang puwersa ng indentation.
| Uri ng haluang metal | Pagkalkula ng pag-load sa matematika |
| Mga haluang metal, nickel at titanium | 30D2 |
| Cast iron | 10D2, 30D2 |
| Mga haluang tanso at tanso | 5D2, 10D2, 30D2 |
| Mga magaan na metal at haluang metal | 2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2 |
| Lead, lata | 1D2 |
Halimbawa ng notasyon:
400HB10/1500/20, kung saan ang 400HB ay ang Brinell hardness ng metal; 10 - diameter ng bola, 10 mm; 1500 - static na pagkarga, 1500 kgf; 20 - panahon ng indentation, 20 s.
Upang magtatag ng mga eksaktong numero, makatuwirang suriin ang parehong sample sa ilang lugar, at tukuyin ang kabuuang resulta sa pamamagitan ng paghahanap ng average ng nakuha.
Brinell hardness test
Ang proseso ng pananaliksik ay nagpapatuloy sa sumusunod na pagkakasunod-sunod:
- Pagsusuri sa bahagi para sa pagsunod sa mga kinakailangan (GOST 9012-59, GOST 2789).
- Pagsusuri sa kalusugan ng device.
- Pagpili ng kinakailangang bola, pagtukoy ng posibleng puwersa, pagtatakda ng mga timbang para sa pagbuo nito, panahon ng indentation.
- Sisimulan ang hardness tester at deformation ng sample.
- Pagsusukat sa diameter ng isang recess.
- Empirical na pagkalkula.
НВ=F/A, kung saan ang F ay ang load, kgf o N; A – lugar ng imprint, mm2.
НВ=(0, 102F)/(πDh), kung saan D – diameter ng bola, mm; h – lalim ng imprint, mm.
Ang tigas ng mga metal na sinusukat sa paraang ito ay may empirikal na kaugnayan sapagkalkula ng mga parameter ng lakas. Ang pamamaraan ay tumpak, lalo na para sa malambot na haluang metal. Mahalaga ito sa mga system para sa pagtukoy ng mga halaga ng mekanikal na katangiang ito.
Mga Tampok ng Rockwell technique
Ang paraan ng pagsukat na ito ay naimbento noong 20s ng XX century, mas awtomatiko kaysa sa nauna. Ginagamit para sa mas mahirap na materyales. Mga pangunahing katangian nito (GOST 9013-59; GOST 23677-79):
- Pagkakaroon ng pangunahing load na 10 kgf.
- Panahon ng paghawak: 10-60 s.
- Mga halaga ng hangganan ng mga posibleng indicator: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
- Ang numero ay nakikita sa dial ng hardness tester, maaari din itong kalkulahin sa aritmetika.
- Mga kaliskis at indenter. Mayroong 11 iba't ibang mga kaliskis, depende sa uri ng indenter at ang maximum na pinapayagang static na pagkarga. Pinakakaraniwang ginagamit: A, B at C.
A: Diamond cone tip, 120˚ point angle, 60kgf total static force, HRA; ang mga manipis na produkto ay sinisiyasat, pangunahin ang mga produktong pinagsama.
C: 150kgf HRC diamond cone din, na angkop para sa matigas at tumigas na materyales.
B: 1.588 mm na bola na gawa sa hardened steel o hard tungsten carbide, load 100 kgf, HRB, ginamit upang suriin ang tigas ng annealed na mga produkto.
Naaangkop ang
Top na hugis-bola (1.588 mm) para sa mga kaliskis ng Rockwell B, F, G. Mayroon ding mga kaliskis na E, H, K, kung saan ang bola na may diameter na 3.175 mm (GOST 9013-59) ay ginagamit.
Bilang ng mga sample,na ginawa gamit ang isang Rockwell hardness tester sa isang lugar ay limitado sa laki ng bahagi. Ang pangalawang pagsubok ay pinapayagan sa layo na 3-4 diameters mula sa nakaraang lugar ng pagpapapangit. Ang kapal ng produkto sa ilalim ng pagsubok ay kinokontrol din. Dapat itong hindi bababa sa 10 beses ang lalim ng pagtagos ng dulo.
Halimbawa ng notasyon:
50HRC - Rockwell hardness of metal, sinusukat gamit ang diamond tip, ang numero nito ay 50.
Rockwell Study Plan
Ang pagsukat ng tigas ng metal ay mas pinasimple kaysa sa paraang Brinell.
- Pagtatantya sa mga sukat at katangian ng ibabaw ng isang bahagi.
- Pagsusuri sa kalusugan ng device.
- Tukuyin ang uri ng tip at kapasidad ng pagkarga.
- Pagtatakda ng pattern.
- Ang pagpapatupad ng pangunahing puwersa sa materyal, ang halaga ng 10 kgf.
- Paggawa ng buo at naaangkop na pagsisikap.
- Binabasa ang natanggap na numero sa sukat ng dial.
Posible rin ang pagkalkula ng matematika upang tumpak na matukoy ang mekanikal na parameter.
Kapag gumagamit ng diamond cone na may load na 60 o 150 kgf:
HR=100-((H-h)/0, 002;
kapag sumusubok gamit ang bola sa ilalim ng puwersang 100 kgf:
HR=130-((H-h)/0, 002, kung saan ang h ay ang lalim ng pagtagos ng indenter sa pangunahing puwersa na 10 kgf; Ang H ay ang lalim ng pagtagos ng indenter sa buong pagkarga; Ang 0, 002 ay isang coefficient na kumokontrol sa dami ng paggalaw ng tip kapag nagbago ang hardness number ng 1 unit.
Ang pamamaraan ni Rockwell ay simple ngunit hindi sapat na tumpak. Kasabay nito, masusukat nito ang mga mekanikal na katangian ng matitigas na metal at haluang metal.
Mga katangian ng Vickers technique
Ang pagtukoy sa tigas ng mga metal gamit ang paraang ito ang pinakasimple at tumpak. Ang gawain ng hardness tester ay batay sa indentation ng isang diamond pyramidal tip sa sample.
Mga Pangunahing Tampok:
- Indenter: 136° apex diamond pyramid.
- Maximum na pinahihintulutang pagkarga: para sa alloyed cast iron at steel - 5-100 kgf; para sa mga haluang metal na tanso - 2.5-50 kgf; para sa aluminyo at mga haluang metal batay dito - 1-100 kgf.
- Static load holding period: 10 hanggang 15 s.
- Mga nasubok na materyales: bakal at non-ferrous na metal na may tigas na higit sa 450-500 HB, kabilang ang mga produkto pagkatapos ng chemical heat treatment.
Halimbawa ng notasyon:
700HV20/15, kung saan ang 700HV ay ang Vickers hardness number; 20 - load, 20 kgf; 15 - panahon ng static na pagsusumikap, 15 s.
Vickers study sequence
Ang pamamaraan ay lubos na pinasimple.
- Suriin ang sample at instrumentation. Ang partikular na atensyon ay binabayaran sa ibabaw ng bahagi.
- Pagpili ng pinapahintulutang pagsisikap.
- Pag-install ng pansubok na materyal.
- Pagsisimula sa pagpapatakbo ng hardness tester.
- Basahin ang resulta sa dial.
Ang pagkalkula ng matematika sa paraang ito ay ang mga sumusunod:
HV=1, 8544(F/d2), kung saan F ang load,kgf; d ay ang average na halaga ng mga haba ng imprint diagonal, mm.
Pinapayagan ka nitong sukatin ang tigas ng mga metal, manipis at maliliit na bahagi, habang nagbibigay ng mataas na katumpakan ng resulta.
Mga paraan ng paglipat sa pagitan ng mga kaliskis
Pagkatapos matukoy ang diameter ng print gamit ang mga espesyal na kagamitan, maaari mong gamitin ang mga talahanayan upang matukoy ang tigas. Ang talahanayan ng katigasan ng mga metal ay isang napatunayang katulong sa pagkalkula ng mekanikal na parameter na ito. Kaya, kung alam ang halaga ng Brinell, ang katumbas na numero ng Vickers o Rockwell ay madaling matukoy.
Halimbawa ng ilang tumutugmang halaga:
| Diametro ng pag-print, mm | Paraan ng pananaliksik | ||||
| Brinell | Rockwell | Vickers | |||
| A | C | B | |||
| 3, 90 | 241 | 62, 8 | 24, 0 | 99, 8 | 242 |
| 4, 09 | 218 | 60, 8 | 20, 3 | 96, 7 | 218 |
| 4, 20 | 206 | 59, 6 | 17, 9 | 94, 6 | 206 |
| 4, 99 | 143 | 49, 8 | - | 77, 6 | 143 |
Ang talaan ng tigas ng mga metal ay pinagsama-sama batay sa pang-eksperimentong data at may mataas na katumpakan. Mayroon ding mga graphical na dependence ng Brinell hardness sa carbon content sa iron-carbon alloy. Kaya, alinsunod sa mga naturang dependency, para sa bakal na may dami ng carbon sa komposisyon na katumbas ng 0.2%, ito ay 130 HB.
Mga Sample na Kinakailangan
Alinsunod sa mga kinakailangan ng GOST, ang mga nasubok na bahagi ay dapat matugunan ang mga sumusunod na katangian:
- Dapat na flat ang workpiece, nakahiga nang mahigpit sa mesa ng hardness tester, dapat makinis o maingat na naproseso ang mga gilid nito.
- Dapat ay may kaunting gaspang ang ibabaw. Dapat na buhangin at linisin, kasama ang tulong ng mga kemikal na compound. Kasabay nito, sa mga proseso ng machining, mahalagang pigilan ang pagbuo ng work hardening at pagtaas ng temperatura ng ginagamot na layer.
- Dapat sumunod ang bahagi sa napiling paraan para sa pagtukoy ng katigasan sa pamamagitan ng mga katangian ng parametric.
Ang pagtupad sa mga pangunahing kinakailangan ay isang paunang kinakailangan para sa mga tumpak na sukat.
Ang tigas ng mga metal ay isang mahalagang pangunahing mekanikal na katangian na tumutukoy sa ilan sa kanilang iba pang mekanikal at teknolohikal na mga tampok, ang mga resulta ng mga nakaraang proseso ng pagproseso, ang impluwensya ng mga salik ng oras, at posibleng mga kondisyon ng pagpapatakbo. Ang pagpili ng pamamaraan ng pananaliksik ay nakasalalay sa mga tinatayang katangian ng sample, nitomga parameter at komposisyon ng kemikal.
