Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Измерение твердости вдавливанием шарика (твердость по Бринеллю)



Способ измерения твердости вдавливанием шарика используется для определения твердости, как металлов, так и полимерных материалов. В материал вдавливается стальной шарик и по величине поверхности отпечатка, оставляемого шариком, определяют значение твердости. Шарик вдавливают с помощью пресса. В некоторых конструкциях давление осуществляется гидравлическим способом, а в других – грузами, передвижение которых осуществляется электродвигателем.

 

Рис. 3.1. Схема прибора для измерения твердости вдавливанием шарика (измерение по Бринеллю):

1 – столик; 2 – маховик; 3 – груз; 4 – индентор; 5 - двигатель

 

Испытуемый образец (деталь) устанавливают на столике 1 в нижней части неподвижной станины пресса (рис. 3.1), шлифованной поверхностью кверху. Поворотом вручную маховика 2 по часовой стрелке столик прибора поднимают так, чтобы шарик 4 мог вдавиться в испытуемую поверхность. В прессах с электродвигателем вращают маховик 2 до упора и нажатием кнопки включают двигатель 5. Последний сначала перемещает коромысло и постепенно нагружает шток, а, следовательно, и вдавливает шарик под действием нагрузки 3 , сообщаемой привешенным к коромыслу грузом. Эта нагрузка действует в течение определенного времени, обычно 10 – 60 с, в зависимости от твердости измеряемого материала (см. табл. 3.1), после чего вал двигателя, вращаясь в обратную сторону, соответственно перемещает коромысло и снимает нагрузку. После автоматического выключения двигателя, поворачивая маховик 2 против часовой стрелки, опускают столик прибора и затем снимают образец. Регулировкой реле двигателя можно изменять время приложения нагрузки.

В образце остается отпечаток со сферической поверхностью (лунка). Диаметр отпечатка измеряют лупой, на окуляре которой нанесена шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра. Диаметр отпечатка измеряют с точностью до 0, 05 мм (при вдавливании шарика диаметром 10 и 5 мм) в двух взаимно перпендикулярных направлениях; для определения твердости следует принимать среднюю из полученных величин. Имеются приборы (бривископы), в которых получаемый отпечаток в увеличенном масштабе проецируется на экране прибора, и диаметр этого отпечатка измеряется линейкой.

При измерениях расстояние от центра получаемого отпечатка до края образца должно быть не меньше двух диаметров отпечатка во избежание искажения результатов из-за «выпучивания» края образца. Каждое последующее измерение надо проводить на расстоянии не меньше двух диаметров предыдущего отпечатка. Число твердости по Бринеллю НВ характеризуется отношением нагрузки, действующей на шарик, к поверхности отпечатка:

 

 

где Р нагрузка на шарик, н; F поверхность отпечатка, м2; D – диаметр вдавливаемого шарика, м; d – диаметр отпечатка, м.

Получаемое число твердости при прочих равных условиях определяется диаметром отпечатка d. Он тем меньше, чем выше твердость испытуемого металла. Однако получение постоянной и одинаковой зависимости между величиной нагрузки и диаметром отпечатка, необходимое для точного определения твердости, сравнительно надежно достигается только при соблюдении определенных условий. При вдавливании шарика на разную глубину, т. е. с разной нагрузкой для одного и того же материала, не соблюдается закон подобия между получаемыми диаметрами отпечатка.

Наибольшие отклонения наблюдаются, если шарик вдавливается с малой нагрузкой и оставляет отпечаток небольшого диаметра или вдавливается с очень большой нагрузкой и оставляет отпечаток большого диаметра, приближающегося по величине к диаметру шарика. Поэтому твердость измеряют при постоянном соотношении между величиной нагрузки Р и квадратом диаметра шарика D2 . Это соотношение должно быть различным для металлов разной твердости. Деформация металла в разных участках под шариком неодинакова. Вызываемая этим неоднородность напряженного состояния возрастает с увеличением поверхности отпечатка, т. е. величины нагрузки. В процессе вдавливания наряду с пластической деформацией измеряемого металла происходит также упругая деформация вдавливаемого шарика. Величина этой деформации, искажающей результаты определения, возрастает при измерении твердых материалов. По этому испытанию вдавливанием шарика ограничивают измерением металлов небольшой и средней твердости (для стали с твердостью не более 4500 НВ).

Известное влияние оказывает также длительность выдержки металла под нагрузкой. Легкоплавкие металлы (свинец, цинк, баббиты), имеющие низкую температуру рекристаллизации, испытывают пластическую деформацию не только в момент вдавливания, но и в течение некоторого времени после приложения нагрузки. С увеличением выдержки под нагрузкой пластическая деформация этих металлов практически стабилизируется. Для металлов с высокими температурами плавления влияние продолжительности выдержки под нагрузкой незначительно, что позволяет применять более короткие выдержки (10 – 30 с). ГОСТом установлены нормы для испытаний по Бринеллю (табл. 3.1).

Твердость полимерных материалов, как и их прочность в большой степени зависит от длительности приложения нагрузки. При измерении твердости шариком определенного диаметра и с установленными нагрузками нет необходимости проводить расчет по указанной выше формуле. На практике пользуются заранее составленными таблицами, указывающими число НВ в зависимости от диаметра отпечатка и соотношения между нагрузкой Р и поверхностью отпечатка F . При указании твердости НВ иногда отмечают принятые нагрузку и диаметр шарика D .

 

Таблица 3.1


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 445; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.012 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь