Тема 7. Назначение и технические характеристики твердомера ТК-2М и ТМ-2М

Твердость - сопротивление тела проникновению извне.

Твердость одна из важных физических и эксплуатационных ха­рактеристик материалов и указывается в большинстве ГОСТов и тех­нических условий на изделия. Твёрдость не является физической по­стоянной, а представляет собой сложное свойство, зависящее как от прочности и пластичности материала, так и от метода измерения.

Наибольшее распространение для определения твердости пла­стмасс и металлов получили методы измерения твердости по Бринеллю, Виккерсу и Роквеллу.

Испытание материалов на твердость происходит путем вдавлива­ния в него металлического шарика (твердость по Бринеллю) или ал­мазного индентора (твердость по Виккерсу, Роквеллу) и замера полу­ченного отпечатка.

При определении твердости по Бринеллю в испытуемую поверх­ность металла вдавливают закаленный шарик диаметром 1 2, 5, 5 или 10 мм при заданной нагрузке Р от 625 Н до 30 кН. Число твердости по Бринеллю (в МПа) - НВ - отношение нагрузки к площади поверх­ности отпечатка. Испытания проводят на стационарных или перенос­ных твердомерах при плавном приложении нагрузки и постоянстве выдержки ее в течение определенного времени (обычно 30 с).

При определении твердость по Виккерсу в поверхность материа­ла вдавливают алмазный индентор в виде наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды с двугранным углом при вершине в 136°. Вдавливающая нагрузка выбирается от 50 до 1000 Н в зависимости от твердости и толщины образца или изделия. Число твердости по Виккерсу-НV определяется так же, как при изме­рении по Бринеллю.

При определении твердости материалов по Роквеллу в поверх­ность вдавливают алмазный индентор в виде конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С) - для сверхтвердых и твердых материа­лов или в виде стального шарика диаметром 1, 588 мм или ¹/₁₆ дюйма (шкала В) - для материалов с низкой твердость; числа твердости- соотвуют НRА и НRБ шкалам. За единицу твердости принята вели­чина, соответствующая осевому перемещению конуса на 0, 002 мм при нагрузке 100 Н. Испытание проводят твердомерами, снабженны­ми числовым индикатором.HRC

Определение твердости резин широко используется благодаря простоте методов испытаний, доступности и значительной чувстви­тельности приборов, а также непродолжительности определений. В ряде случаев испытания можно проводить на готовом изделии, не вырезая из него образец. Определение твердости резин проводят для контроля качества резиновых смесей и вулканизатов.

На практике твердость определяют:

1) при действии на наконечник фиксированной нагрузки в тече­ние заданного времени (портативный твердомер ТН-200, стационар­ные твердомеры 2172 ТМР, 2172 ТМР-01, ИТ 5078 и др.). При этом соответственно измеряется глубина погружения индентора в сотых долях миллиметра или в безразмерных единицах по Шору А;

2) при действии на наконечник переменной нагрузки, создаваемой деформирующей пружиной (твердомер ТМ-2, ТИР). Твердость вы­ражается величиной деформации пружины (в условных единицах шкалы прибора) или нагрузки, вызывающая заданное погружение индентора.

Определение твердости основано на сопротивлении материала вдавливанию в него металлической поверхности в виде наконечника (индентора) разной формы и размеров.

Наиболее распространены портативные твердомеры типа ТИР, ТМ-2 (рис. 8, 9) с игольчатым индентором, градуированные в услов­ных единицах твердости от 0 до 100, при этом 0 соответствует мак­симальному проникновению индентора (2, 54 мм), а 100 - нулевому проникновению. Измеряемые показатели твердости называются твердостью по Шору А.

На точность результатов влияет форма и размеры наконечника, степень его изношенности; жесткость поверхности на которой нахо­дится образец, соотношение размеров наконечника и толщины об­разца, температура, сила трения между индентором и образцом и др. Поэтому можно установить только качественные взаимосвязи твер­дости с другими показателями, которые используются для быстрого определения качества резины.

Твердомер ТИР не дает достаточно точных результатов, посколь­ку в процессе эксплуатации меняется упругость пружины, изнашива­ется наконечник, возможно нарушение поверхности образца конус­ным наконечником (прокол), не является постоянной сила нажима на головку прибора. Поэтому целесообразно использовать прибор толь­ко для сравнительных испытаний.

Для повышения точности рекомендуется закреплять твердомер на специальной площадке. При этом достигаются однородные условия деформации пружины и исключаются перекосы при прижиме прибо­ра к образцу.

Проверку показания твердомера производят по максимальной твердости при установке на стеклянную или гладкую металлическуюповерхность; при нажатии на головку прибора стрелка должна стоять против деления 100±1 на шкале.

По степени твердости резины можно условно разделить на не­сколько групп в единицах по Шору А (табл.6).

Таблица 6. Группы твердости резин

Степень твердости резин	Твердость, ед. по Шору А
Очень мягкая	15-30
Мягкая	30-50
Средняя	50-70
Твердая	70-90
Очень твердая	Больше 90

 

Твердомер ТМ-2 (рис. 10) смонтирован в хромированном корпусе 3, вверху которого для удобства пользования установлена головка 1. На нижней внешней стороне корпуса находятся металлическая пла­стинка 5 и шайбочка 7 одинаковой толщины. Рабочим органом твер­домера является индентор 8 (игла), давление на который создается плоской тарированной пружиной 4. Индентор жестко связан с зубча­той рейкой 10, находящейся в зацеплении с шестерней 9. На одной оси с шестерней закреплена стрелка 6. Для замера твердости имеется шкала 2, проградуированная в условных единицах от 0 до 100. Для замера твердости прибор устанавливают на образец до соприкосно­вения с ним пластины и шайбочки.

Подготовка образцов. В качестве образцов для испытаний при­меняют вулканизованные круглые (в виде шайбы) или прямоуголь­ные пластины, одинаковой толщины, не менее (6±0, 3)мм, чтобы ис­ключить влияние твердой подложки на значение показателей.

Поверхность образца должна быть гладкой, без впадин, трещин, пузырей, пор, царапин, шероховатостей, надрывов, посторонних включений и других дефектов, видимых невооруженным глазом.

Испытание проводят на одном образце.

Температура испытания должна быть равна (23±2)°С.

Проведение работы. Согласно ГОСТу (прил.2), испытуемый об­разец помещают на гладкую горизонтальную поверхность. Твердо­мер устанавливают на образец без толчков и ударов в перпендику­лярном положении так, чтобы опорная поверхность площадки сопри­касалась с образцом.

Рис. 10. Твердомер ТМ-2: а - внешний вид; б -устройство; в - индентор 1 -головка; 2 -шкала; 3 -корпус; 4-пружина; 5 -пластина; 6 -стрелка; 7- шайбочка; 8 -игла (индентор); 9 - шестерня; 10 -.зубчатаярейка

При надавливание рукой на прибор происходит погружение индентора в резину. Индентор погружается в образец на определенную глубину до момента уравновешивания силы выталкивания иглы из резины.

Нажатие на головку прибора следует осуществлять медленно для завершения релаксационных процессов и остановки стрелки.

Отсчет значения твердости производят по шкале прибора по ис­течении 3 с с момента прижатия прибора к образцу.

Для образцов, у которых наблюдается дальнейшее отчетливое погружение индентора, показатель отсчитывают по истечении (15±1)с.

Твердость измеряют не менее, чем в трех точках в разных местах образца. Расстояние между точками измерений должно быть не ме­нее 5 мм, а расстояние от любой точки измерения до края образца не менее 13 мм.

Прибор ТК – 2 настольного типа предназначен для измерения твердости металлов по методу вдавливания алмазного конуса или стального шарика под действием заданной нагрузки в течении определенного времени.

Испытание производится в соответствии с ГОСТом 9013-59 «Измерение твердости по Роквеллу»

Технические характеристики

Испытательные нагрузки, кгс:
	Предварительная
	Общие	60; 100; 150
Допустимые погрешности, %
	Предварительной нагрузки	± 2
	Общих нагрузок от их номинальных значений	± 0, 5
Допустимые погрешности прибора при проверке его образцовыми мерами твердости 2-го разряда МТР соответствуют значениям:
	По шкале А мера твердости (75± 5) НRА	± 1, 25
	По шкале В мера твердости (90± 10) НRВ	± 2, 0
	По шкале С мера твердости (25± 5) НRС	± 2, 0
	мера твердости (45± 5) НRС	± 1, 5
	мера твердости (65± 5) НRС	± 1, 0
вариации в пределах допустимой погрешности, %
	предварительной нагрузки	не более 2
	общих нагрузок	не более 0, 5
среднего значения числа твердости для меры 2-го разряда
	По шкале А мера твердости (75± 5) НRА	не более 1, 25
	По шкале В мера твердости (90± 10) НRВ	не более 2, 0
	По шкале С мера твердости (25± 5) НRС	не более 2, 0
	мера твердости (45± 5) НRС	не более 1, 5
	мера твердости (65± 5) НRС	не более 1, 0

Рис. 11 Твердомер ТК-2

 

В конструкцию прибора входят следующие основные ме­ханизмы, смонтированные в чугунном литом корпусе 1 за­крытого типа (рис. 11):

Рычажный блок 19 для создания испытательной нагруз­ки и измерения глубины отпечатка индикатором 25.

Привод прибора 3 с электродвигателем переменного од­нофазного тока на 220 в. Шток 31, посредством которого осуществляются при­ложение и снятие испытательной нагрузки. Механизм подъема 2 со сменными столами для уста­новки испытуемого изделия.

В приборе применен механизм нагружения рычажного типа с передаточным отношением 1: 20. расположенный в верхней части корпуса н состоящий из следующих узлов:

а) подвески 29 с грузами 30, обеспечивающей с помощью грузового рычага 27 создание необходимой испытательной нагрузки;

б) рычага ходоувеличителя 23, являющегося ходоувелечителем индикатора 25;

в) шпинделя 18, на конце которого винтом 13 крепится наконечник 12 с шариком или алмазным конусом;

г) пружины 17, служащей для создания предварительной нагрузки (10 кгс). Окончательная юстировка величины пред­варительной нагрузки производится грузом 24, при необхо­димости устанавливаемым на рычаге ходоувеличителя 23.

Пружина 17 обеспечивает одновременно установку шпин­деля относительно конусного гнезда, расположенного в опор­ной втулке 15.. Конусное направление служит только для предварительной ориентировки положения шпинделя.

При проведении испытания изделие, установленное на столе при­бора. упирается в алмазный конус (или шарик) и, сжимая пружину, выводит шпиндель из конусного гнезда.

Верхняя часть шпинделя имеет направление в плаваю­щей подвеске 20.

Таким образом, внедрение алмазного конуса (или шари­ка) в испытуемое изделие под заданной нагрузкой происхо­дит без трения, если не учитывать малого трения в подшип­никах механизма нагружения.

Ограничитель позволяет прикладывать предваритель­ную нагрузку без наблюдения за показаниями индикатора.

Точная установка индикатора на нуль производится ба­рабаном 7, смонтированным в механизме подъема, и тросом 10, закрепленным на ранте индикатора.

Весь процесс испытания осуществляется с помощью при­вода 3 прибора- работающего от однофазного двигателя типа АОЛБ-ОП-4.

Механизм привода состоит из одноступенчатого червячно­го редуктора и рабочего кулачка 6, профиль которого рассчи­тан на проведение испытания с циклом 5 сек.

Собачка 33 и зубчатое колесо 34, работой которых управ­ляет клавиша 4, включают кулачок 6.

По окончании цикла испытания кулачковый блок автома­тически отключается и фиксируется в исходном положении роликом, установленным в фиксаторе, имеющем натяжную пружину.

Электродвигатель прибора работает непрерывно и отклю­чается кнопкой «Стоп» 37 только при длительных перерывах в работе прибора.

Передача от механизма привода к грузовому рычагу осу­ществляется штоком 31, который верхней частью удерживает рычаг 27 в исходном положении, а нижней упирается в тол­катель 9. который соединен с кулачком 6.

Механизм подъема 2 состоит из винта, маховика 8, на­правляющей втулки, сменных столов и служит для подъ­ема и опускания испытуемого изделия.

Цикл испытания проходит следующим образом: нажимая на клавишу 4 удлинителем 5, поднимают защелку32 и осво­бождают собачку 33, которая входит в зацепление с зубча­м колесом 34 кулачкового блока.

Кулачковый блок, вращаясь, через шток 31 опускает гру­зовой рычаг 27, прикладывая тем самым испытательную на­грузку к наконечнику. При повороте кулачкового блока на один оборот шток поднимает грузовой рычаг в первоначаль­ное положение и снимает с наконечника приложенную на­грузку, а собачка 33 упирается своим хвостовиком в защел­ку и выходит из зацепления с зубчатым колесом 34.

РАБОТА НА ПРИБОРЕ

Испытания проводить следующим образом: на стол уста­новить испытуемое изделие и вращением маховика 8 поджи­мать к наконечнику до тех пор, пока малая стрелка ин­дикатора не встанет против красной точки, а большая, с по­грешностью ±5 делений, —на нуль шкалы индикатора, если работать без ограничителя.

При работе с ограничителем, когда большая стрелка ин­дикатора точно установлена на нуле, опустить до образца ограничитель, прижать его к образцу и законтрить гайкой.

Если большая стрелка отклонилась больше чем на 5 де­лений относительно нулевого штриха шкалы, необходимо за­кончить испытание в обычном порядке, однако результат из­мерения в расчет не принимать, как недействительный.

Вращением барабана 7, который связан с рантом индика­тора тросом 10, установить нуль шкалы против конца боль­шой стрелки индикатора.

Плавным нажатием руки на клавишу включить в работу привод механизма нагружения. После окончания цикла нагруження произвести отсчет твердости по шкале индикатора.

С индикатора считывается непосредственная твердость испытуемого образца.

Вращением маховика против часовой стрелки испытуемое изделие отвести от наконечника и снять со стола.

Для каждой детали рекомендуется провести не менее трех испытаний.

Первые два испытания после смены наконечника (шарико­вого или алмазного) во внимание не принимать.

Вопросы для закрепления знаний

1. Твердость-это?

2. Методы определения твердости их единицы измерения?

3. Устройство и принцип работы твердомера ТМ -2?

4. Устройства и принцип работы твердомера ТК-2?

5.

Тема 8.Назначение и технические характеристики станка Пресс П-10

Назначение: Пресс лабораторный испытательный гидравлический П-10 предназначен для испытаний образцов изделий на сжатие

Описание: Пресс П-10 оснащен торсионным силоизмерителем. Отображение создаваемой на образец нагрузки выводится на аналоговый циферблат. Нагружающий модуль пресса оснащен двумя вертикальными колоннами, с помощью центрального винта в ручную перемещается подвижная траверса. Особенность пресса по сравнению с другими машинами ИП-100.0, МС-100 в увеличенном рабочем пространстве. Пресс лабораторный П-10 устанавливается на фундамент высотой не менее 300 мм.

Основные технические характеристики пресса испытательного П-10

 

 

Характеристика	Значение
Наибольшая создаваемая нагрузка, кН
Тип привода и силоизмерителя	Электрогидравлический, торсионный
Отображение данных испытания	Аналоговый циферблат
Диапазон измерения основной/дополнительный, кН	10-100
Погрешность при нагружении, %	±2
Рабочий ход гидравлического поршня, мм.
Высота рабочего пространства, включая ход гидравлического поршня, мм.
Максимальная скорость перемещения гидравлического поршня, мм/мин.
Расстояние между колоннами, мм.
Размеры плит сжатия, мм.	210х210
Габаритные размеры (ДхШхВ), мм.	880х650х1530
Масса испытательной машины, кг.
Мощность, кВт.	1, 2
Электропитание	~380V/50Hz (с нулевым проводом)

 

Определение проводят по ГОСТ 4651-82 «Пластмассы. Метод испыта­ния на сжатие». Испытание проводят на пяти образцах, имеющих форму цилиндра диаметром 10 мм и высотой 15 или 30 мм. Для слоистых поли­мерных материалов образцы имеют форму бруска с основанием размером 10х10 мм и высотой 15 мм.

Рис.12 Пресс П-10

Перед испытанием измеряют каждый образец и вычисляют площадь его поперечного сечения. Испытание проводят на универсальных испытатель­ных машинах различных марок. Образец помещают между двумя плитами ма­шины и подвергают действию равномерно возрастающего сжимающего усилия со скоростью нагружения 2, 5 МПа/с до полного разрушения образца. По шкале машины определяют нагрузку в Н, при которой образец разрушает­ся.

По окончанию опыта проводят расчет прочности при сжатии.

Вопросы для закрепления знаний

1. Аппарат для испытания на сжатие?

2. Характеристики пресса П-10?

3. Методика испытания на сжатие?

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: