Презентация на тему "Испытания твердости"

Автор: Гулева Ирина Фёдоровна
Должность: преподаватель технических дисциплин
Учебное заведение: ГБПОУ КО "КТТТ им. А.Т. Карпова"
Населённый пункт: Калуга
Наименование материала: Конспект занятий
Тема: Презентация на тему "Испытания твердости"
Дата публикации: 13.03.2016







Вернуться назад       Перейти в раздел





Текстовая часть публикации


ИСПЫТАНИЯ

ИСПЫТАНИЯ

ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

Учебный элемент разработан в

Учебный элемент разработан в

ГАОУ НПО

ГАОУ НПО

«Профессиональное училище №3» г. Калуга

«Профессиональное училище №3» г. Калуга


Основные механические свойства:

Основные механические свойства:

-

-

прочность,

прочность,
-
пластичность,

пластичность,
-
твердость,

твердость,
-
ударная вязкость.

ударная вязкость.

Внешняя нагрузка вызывает в твердом

Внешняя нагрузка вызывает в твердом

теле

теле

напряжение и деформацию

напряжение и деформацию

.

.

Твердость – способность материала

Твердость – способность материала

сопротивляться внедрению в него

сопротивляться внедрению в него

другого более твердого материала

другого более твердого материала


Наибольшее применение получило

Наибольшее применение получило

измерение твердости вдавливанием

измерение твердости вдавливанием

в испытываемый металл

в испытываемый металл

индентора

индентора

в

в

виде шарика, конуса и пирамиды

виде шарика, конуса и пирамиды

(соответственно методы Бринелля,

(соответственно методы Бринелля,

Роквелла и Виккерса).

Роквелла и Виккерса).


В результате вдавливания достаточно

В результате вдавливания достаточно

большой нагрузкой поверхностные слои

большой нагрузкой поверхностные слои

металла, находящиеся под наконечником

металла, находящиеся под наконечником

и вблизи него, пластически

и вблизи него, пластически

деформируются.

деформируются.

После снятия нагрузки остается

После снятия нагрузки остается

отпечаток. Величина внедрения

отпечаток. Величина внедрения

наконечника в поверхность металла будет

наконечника в поверхность металла будет

тем меньше, чем тверже испытываемый

тем меньше, чем тверже испытываемый

материал.

материал.

Таким образом под

Таким образом под

твердостью

твердостью

понимают

понимают

сопротивление материала

сопротивление материала

местной пластической деформации,

местной пластической деформации,

возникающей при внедрении в него более

возникающей при внедрении в него более

твердого тела –

твердого тела –

индентора

индентора

.

.


Для определения твердости металлов в

Для определения твердости металлов в

испытуемое изделие вдавливается под

испытуемое изделие вдавливается под

действием нагрузки образец (шарик,

действием нагрузки образец (шарик,

конус, пирамидка) из более твердого

конус, пирамидка) из более твердого

материала в течение определенного

материала в течение определенного

времени.

времени.

В зависимости от вдавливаемого тела

В зависимости от вдавливаемого тела

различают

различают

твердомеры

твердомеры

:

:

по методу Бринелля;

по методу Бринелля;

по методу Роквелла;

по методу Роквелла;

по методу Виккерса;

по методу Виккерса;

универсальные и другие

универсальные и другие


Метод измерения твёрдости по

Метод измерения твёрдости по

Бринеллю

Бринеллю

[по имени шведского

[по имени шведского

инженера Ю.А.Бринелля (J.A.Brinell)]

инженера Ю.А.Бринелля (J.A.Brinell)]

-

-

это способ определения

это способ определения

твердости

твердости

металлов и сплавов

металлов и сплавов

вдавливанием в

вдавливанием в

испытываемую поверхность

испытываемую поверхность

стального закалённого шарика

стального закалённого шарика

диаметром 1; 2; 2,5; 5 и 10 мм при

диаметром 1; 2; 2,5; 5 и 10 мм при

нагрузке P от 625H до 30кН.

нагрузке P от 625H до 30кН.

Обозначается твёрдость по

Обозначается твёрдость по

Бринеллю численным значением и

Бринеллю численным значением и

символом HB, после которых

символом HB, после которых

указывается диаметр шарика и

указывается диаметр шарика и

приложенное усилие (10/1000).

приложенное усилие (10/1000).


Твердомер Бринелля ТБ 5004

Твердомер Бринелля ТБ 5004

Предназначен по

Предназначен по

ГОСТ 23677-79 для измерения

ГОСТ 23677-79 для измерения

твердости металлов и

твердости металлов и

применяется для испытаний

применяется для испытаний

твердости по глубине

твердости по глубине

восстановленного отпечатка с

восстановленного отпечатка с

помощью указателей

помощью указателей

индикатора.

индикатора.


Твердость металлов измеряется по

Твердость металлов измеряется по

глубине восстановленного отпечатка от

глубине восстановленного отпечатка от

закаленного шарика.

закаленного шарика.

Используются

Используются

шарики

шарики

различного

различного

диаметра.

диаметра.

Нагрузка в зависимости от

Нагрузка в зависимости от

диаметра шарика

диаметра шарика

устанавливается с помощью

устанавливается с помощью

противовесов

противовесов


Стандарт (

Стандарт (

ГОСТ 9012-59 )

ГОСТ 9012-59 )

устанавливает

устанавливает

метод измерения твердости по Бринеллю

метод измерения твердости по Бринеллю

металлов с твердостью

металлов с твердостью

не более 650 единиц.

не более 650 единиц.

Сущность метода заключается во

Сущность метода заключается во

вдавливании шарика (стального или из

вдавливании шарика (стального или из

твердого сплава) в образец (изделие) под

твердого сплава) в образец (изделие) под

действием усилия, приложенного

действием усилия, приложенного

перпендикулярно к поверхности образца,

перпендикулярно к поверхности образца,

в течение определенного времени, и

в течение определенного времени, и

измерении диаметра отпечатка после

измерении диаметра отпечатка после

снятия усилия.

снятия усилия.


При определении твёрдости методом

При определении твёрдости методом

Бринелля, измерения производят до

Бринелля, измерения производят до

упругого восстановления материала.

упругого восстановления материала.

Индентор

Индентор

(полированный

(полированный

закалённый стальной шарик)

закалённый стальной шарик)

вдавливают в

вдавливают в

поверхность испытуемого

поверхность испытуемого

образца (толщиной не

образца (толщиной не

менее 4 мм) с

менее 4 мм) с

регламентированным

регламентированным

усилием.

усилием.


Этот метод относится к методам

Этот метод относится к методам

вдавливания.

вдавливания.

Испытание проводится следующим

Испытание проводится следующим

образом: вначале дают небольшую

образом: вначале дают небольшую

предварительную нагрузку для

предварительную нагрузку для

установления начального положения

установления начального положения

индентора

индентора

на образце, затем

на образце, затем

прилагается основная нагрузка,

прилагается основная нагрузка,

образец выдерживают под её

образец выдерживают под её

действием, измеряется глубина

действием, измеряется глубина

внедрения, после чего основная

внедрения, после чего основная

нагрузка снимается.

нагрузка снимается.

Через 30 с после приложения нагрузки

Через 30 с после приложения нагрузки

измеряют глубину отпечатка.

измеряют глубину отпечатка.


Последовательность испытаний

Последовательность испытаний

1. Приложение малой нагрузки

1. Приложение малой нагрузки

2. Приложение основной нагрузки

2. Приложение основной нагрузки

В течение

В течение

10 с

10 с

3. Снятие основной нагрузки

3. Снятие основной нагрузки

В течение

В течение

15 с

15 с

4. Приложение малой нагрузки

4. Приложение малой нагрузки

В течение

В течение

15 с

15 с

Упругое

Упругое

восстановление

восстановление


Измерение диаметра отпечатка

Измерение диаметра отпечатка

производится с помощью микроскопа с

производится с помощью микроскопа с

индикаторной шкалой

индикаторной шкалой


Диаметр отпечатка измеряют при

Диаметр отпечатка измеряют при

помощи отсчетного микроскопа

помощи отсчетного микроскопа

(лупы Бринелля),

(лупы Бринелля),

на окуляре которого имеется

на окуляре которого имеется

шкала с делениями,

шкала с делениями,

соответствующими

соответствующими

десятым долям миллиметра.

десятым долям миллиметра.


Полученный отпечаток измеряется лупой

Полученный отпечаток измеряется лупой

или микроскопом в двух взаимно

или микроскопом в двух взаимно

перпендикулярных направлениях,

перпендикулярных направлениях,

диаметр отпечатка определяется как

диаметр отпечатка определяется как

средне арифметическое из двух

средне арифметическое из двух

измерений.

измерений.

Передвигая лупу, надо один

Передвигая лупу, надо один

край отпечатка совместить с

край отпечатка совместить с

началом шкалы

началом шкалы

d

d

1

1

d

d

2

2


Измерение проводят с точностью

Измерение проводят с точностью

до 0,05 мм в двух взаимно

до 0,05 мм в двух взаимно

перпендикулярных направлениях, для

перпендикулярных направлениях, для

определения твердости следует

определения твердости следует

принимать среднюю из полученных

принимать среднюю из полученных

величин.

величин.

Отпечаток индентора на

Отпечаток индентора на

эталонном образце.

эталонном образце.

Твёрдость 96,5 HB

Твёрдость 96,5 HB


Измеряются глубина

Измеряются глубина

«

«

h

h

»

»

в

в

единицах по 0,002 мм и диаметр

единицах по 0,002 мм и диаметр

отпечатка

отпечатка

h

h

Существует вариант, когда усилие

Существует вариант, когда усилие

прилагается до достижения

прилагается до достижения

регламентированной глубины внедрения.

регламентированной глубины внедрения.

Твёрдость HB

Твёрдость HB

рассчитывается как

рассчитывается как

«приложенная

«приложенная

нагрузка», делённая на

нагрузка», делённая на

«площадь поверхности

«площадь поверхности

отпечатка»

отпечатка»


Твёрдость по Бринеллю

Твёрдость по Бринеллю

HB

HB

рассчитывается как «приложенная

рассчитывается как «приложенная

нагрузка

нагрузка

Р

Р

», делённая на «площадь

», делённая на «площадь

поверхности отпечатка

поверхности отпечатка

π

π

·d·h

·d·h

»

»

НВ=------

НВ=------





Р

Р

π

π

·

·
d d
·

·

h

h

или по формуле:

или по формуле:

d

d

= ----------, мм

= ----------, мм

d

d

1

1

+

+

d

d

2

2





2

2


Типичные значения твёрдости для

Типичные значения твёрдости для

различных материалов

различных материалов

Материал

Материал

Твёрдость

Твёрдость

Алюминий

Алюминий

15 HB

15 HB

Медь

Медь

35 HB

35 HB

Дюраль

Дюраль

70 HB

70 HB

Мягкая сталь

Мягкая сталь

120 HB

120 HB

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь

250 HB

250 HB

Стекло

Стекло

500 HB

500 HB

Инструментальная сталь

Инструментальная сталь

650—700 HB

650—700 HB


Поскольку, как было описано выше,

Поскольку, как было описано выше,

при определении твёрдости по

при определении твёрдости по

Бринеллю используется стальной

Бринеллю используется стальной

закалённый шарик, можно сделать

закалённый шарик, можно сделать

вывод, что использование этого

вывод, что использование этого

способа для измерения твёрдости

способа для измерения твёрдости

сталей не всегда целесообразно.

сталей не всегда целесообразно.

Поэтому в технической литературе

Поэтому в технической литературе

чаще встречается обозначения

чаще встречается обозначения

твёрдости сталей не по

твёрдости сталей не по

Бринеллю

Бринеллю

, а

, а

по

по

Роквеллу

Роквеллу

или по

или по

Виккерсу

Виккерсу

.

.


Твердомер Роквелла

Твердомер Роквелла

При методе испытаний по

При методе испытаний по

Роквеллу

Роквеллу

индентором

индентором

является

является

алмазный конус

алмазный конус

или

или

стальной закаленный

стальной закаленный

шарик

шарик

.

.


В отличие от измерений по методу

В отличие от измерений по методу

Бринелля твердость определяют по

Бринелля твердость определяют по

глубине отпечатка, а не по его

глубине отпечатка, а не по его

площади.

площади.

Глубина отпечатка измеряется в

Глубина отпечатка измеряется в

самом процессе вдавливания, что

самом процессе вдавливания, что

значительно упрощает испытания.

значительно упрощает испытания.


Твердомерами по Роквеллу

Твердомерами по Роквеллу

производят

производят

измерения вдавливанием алмазного

измерения вдавливанием алмазного

конуса.

конуса.

Твердомер ТР 5006

Твердомер ТР 5006

предназначен для

предназначен для

измерения твердости

измерения твердости

металлов и сплавов,

металлов и сплавов,

пластмасс, графитов и

пластмасс, графитов и

металлографитов

металлографитов

по СТ СЭВ 137-74, фанеры,

по СТ СЭВ 137-74, фанеры,

прессованной древесины и

прессованной древесины и

других материалов по

других материалов по

методу Роквелла.

методу Роквелла.


Твер

Твер

домер по Роквеллу ТК-2М

домер по Роквеллу ТК-2М

Позволяет измерять твердость

Позволяет измерять твердость

деталей и образцов из

деталей и образцов из

металлов и конструкционных

металлов и конструкционных

пластмасс. Прибор имеет

пластмасс. Прибор имеет

электромеханический привод

электромеханический привод

нагружения. Смена нагрузок

нагружения. Смена нагрузок

обеспечивается поворотом

обеспечивается поворотом

рукоятки. Измерение

рукоятки. Измерение

твердости обеспечивается по 3

твердости обеспечивается по 3

шкалам инденторами с

шкалам инденторами с

алмазным наконечником и

алмазным наконечником и

стальным шариком диаметром

стальным шариком диаметром

1,588 мм. Устройство отсчета

1,588 мм. Устройство отсчета

твердости - аналоговое

твердости - аналоговое

(индикатор часового типа).

(индикатор часового типа).


Общий вид алмазного конуса

Общий вид алмазного конуса

индентор с шариком

индентор с шариком

Схема алмазного

Схема алмазного

конуса

конуса


Нагрузка прилагается последовательно в

Нагрузка прилагается последовательно в

две стадии (ГОСТ 9013-59):

две стадии (ГОСТ 9013-59):

- сначала

- сначала

предварительная

предварительная

Р

Р

о

о

, обычно

, обычно

равная 10 кгс (для устранения влияния

равная 10 кгс (для устранения влияния

упругой деформации и различной степени

упругой деформации и различной степени

шероховатости),

шероховатости),

- затем

- затем

основная Р

основная Р

1

1

нагрузка.

нагрузка.


После приложения предварительной

После приложения предварительной

нагрузки индикатор, измеряющий

нагрузки индикатор, измеряющий

глубину отпечатка, устанавливается на

глубину отпечатка, устанавливается на

нуль. Когда отпечаток получен

нуль. Когда отпечаток получен

приложением окончательной нагрузки,

приложением окончательной нагрузки,

основную нагрузку снимают и

основную нагрузку снимают и

измеряют остаточную глубину

измеряют остаточную глубину

проникновения наконечника

проникновения наконечника

h

h

.

.


Твердость измеряют на приборе

Твердость измеряют на приборе

Роквелла на индикаторной шкале

Роквелла на индикаторной шкале

Индикатор

Индикатор

представляет собой

представляет собой

циферблат, на

циферблат, на

котором нанесены

котором нанесены

две шкалы (

две шкалы (

черная

черная

и

и

красная

красная

) и

) и

имеются две стрелки

имеются две стрелки

– большая (указатель

– большая (указатель

твердости) и

твердости) и

маленькая – для

маленькая – для

контроля величины

контроля величины

предварительного

предварительного

нагружения

нагружения


Большая стрелка

Большая стрелка

-указатель

-указатель

твердости

твердости

Маленькая стрелка -

Маленькая стрелка -

контроль величины

контроль величины

предварительного

предварительного

нагружения

нагружения


Столик с установленным на нем образцом

Столик с установленным на нем образцом

для измерений поднимают до тех пор,

для измерений поднимают до тех пор,

пока малая стрелка не окажется против

пока малая стрелка не окажется против

красной точки на шкале. Это означает, что

красной точки на шкале. Это означает, что

наконечник вдавливается в образец под

наконечник вдавливается в образец под

предварительной нагрузкой, равной 10

предварительной нагрузкой, равной 10

кгс. После этого поворачивают шкалу

кгс. После этого поворачивают шкалу

индикатора (круг циферблата) до

индикатора (круг циферблата) до

совпадения цифры 0 на черной шкале с

совпадения цифры 0 на черной шкале с

большой стрелкой. Затем включают

большой стрелкой. Затем включают

основную нагрузку, определяемую

основную нагрузку, определяемую

грузом, и после остановки стрелки

грузом, и после остановки стрелки

считывают значение твердости по

считывают значение твердости по

Роквеллу, представляющее собой цифру.

Роквеллу, представляющее собой цифру.

Столик с образцом опускают, вращая

Столик с образцом опускают, вращая

маховик против часовой стрелки.

маховик против часовой стрелки.


Твердомер Роквелла измеряет разность

Твердомер Роквелла измеряет разность

между глубиной отпечатков, полученных от

между глубиной отпечатков, полученных от

вдавливания наконечника под действием

вдавливания наконечника под действием

основной и предварительной нагрузок.

основной и предварительной нагрузок.

Каждое давление (единица шкалы)

Каждое давление (единица шкалы)

индикатора соответствует глубине

индикатора соответствует глубине

вдавливания 2 мкм. Однако условное число

вдавливания 2 мкм. Однако условное число

твердости по Роквеллу (HR) представляет

твердости по Роквеллу (HR) представляет

собой не указанную глубину вдавливания

собой не указанную глубину вдавливания

h

h

,

,

а величину 100 –

а величину 100 –

h

h

по черной шкале при

по черной шкале при

измерении конусом и величину 130 –

измерении конусом и величину 130 –

h

h

по

по

красной шкале при измерении шариком.

красной шкале при измерении шариком.

Числа твердости по Роквеллу не имеют

Числа твердости по Роквеллу не имеют

размерности и того физического смысла,

размерности и того физического смысла,

который имеют числа твердости по

который имеют числа твердости по

Бринеллю, однако можно найти соотношение

Бринеллю, однако можно найти соотношение

между ними с помощью специальных таблиц.

между ними с помощью специальных таблиц.


Твердость по методу Роквелла можно измерять:

Твердость по методу Роквелла можно измерять:

- алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс.

- алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс.

Твердость измеряется по шкале С и обозначается

Твердость измеряется по шкале С и обозначается

HRC (например, 65 HRC). Таким образом

HRC (например, 65 HRC). Таким образом

определяют твердость закаленной и отпущенной

определяют твердость закаленной и отпущенной

сталей, материалов средней твердости,

сталей, материалов средней твердости,

поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

- алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс.

- алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс.

Твердость измеряется по шкале А, совпадающей

Твердость измеряется по шкале А, совпадающей

со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется

со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется

для оценки твердости очень твердых материалов,

для оценки твердости очень твердых материалов,

тонких поверхностных слоев (0,3 …0,5 мм) и

тонких поверхностных слоев (0,3 …0,5 мм) и

тонколистового материала;

тонколистового материала;

- стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс.

- стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс.

Твердость обозначается HRB и измеряется по

Твердость обозначается HRB и измеряется по

красной шкале B. Так определяют твердость

красной шкале B. Так определяют твердость

мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.

мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.


Преимущество метода Роквелла по

Преимущество метода Роквелла по

сравнению с методами Бринелля и

сравнению с методами Бринелля и

Виккерса заключается в том, что

Виккерса заключается в том, что

значение твердости по методу

значение твердости по методу

Роквелла фиксируется

Роквелла фиксируется

непосредственно стрелкой

непосредственно стрелкой

индикатора, при этом отпадает

индикатора, при этом отпадает

необходимость в оптическом

необходимость в оптическом

измерении размеров отпечатка.

измерении размеров отпечатка.


Твердомеры по

Твердомеры по

методу Виккерса

методу Виккерса


Твердомер

Твердомер

универсальный

универсальный

ИТ 5010-01

ИТ 5010-01

Предназначены для

Предназначены для

измерения твердости

измерения твердости

металлов и сплавов по

металлов и сплавов по

методам Виккерса и

методам Виккерса и

Бринелля.

Бринелля.

Твердомер для измерения

Твердомер для измерения

твердости по методу

твердости по методу

Виккерса ИТ 5010 без

Виккерса ИТ 5010 без

электронной отсчетной

электронной отсчетной

системы; ИТ 5010-01 - с

системы; ИТ 5010-01 - с

электронной отсчетной

электронной отсчетной

системой

системой


После снятия нагрузки

После снятия нагрузки

вдавливания измеряется

вдавливания измеряется

диагональ отпечатка d

диагональ отпечатка d

1

1

.

.

Число твердости по

Число твердости по

Виккерсу HV

Виккерсу HV

подсчитывается как

подсчитывается как

отношение нагрузки к

отношение нагрузки к

площади поверхности

площади поверхности

пирамидального

пирамидального

отпечатка

отпечатка

При испытании на твердость по методу

При испытании на твердость по методу

Виккерса

Виккерса

в поверхность материала

в поверхность материала

вдавливается алмазная четырехгранная

вдавливается алмазная четырехгранная

пирамида с углом при вершине

пирамида с углом при вершине

α

α

=136

=136

0

0


Число твердости по Виккерсу

Число твердости по Виккерсу

обозначается символом HV с

обозначается символом HV с

указанием нагрузки

указанием нагрузки

P и времени выдержки под

P и времени выдержки под

нагрузкой, причем размерность

нагрузкой, причем размерность

числа твердости (кгс/мм

числа твердости (кгс/мм

2

2

) не

) не

ставится.

ставится.

Продолжительность выдержки

Продолжительность выдержки

индентора под нагрузкой принимают

индентора под нагрузкой принимают

для сталей 10 – 15 с,

для сталей 10 – 15 с,

а для цветных металлов – 30 с.

а для цветных металлов – 30 с.


Например, 450 HV10/15 означает,

Например, 450 HV10/15 означает,

что число твердости по Виккерсу 450

что число твердости по Виккерсу 450

получено при P = 10 кгс (98,1 Н),

получено при P = 10 кгс (98,1 Н),

приложенной к алмазной пирамиде

приложенной к алмазной пирамиде

в течение 15 с.

в течение 15 с.

Преимущества метода Виккерса по

Преимущества метода Виккерса по

сравнению с методом Бринелля

сравнению с методом Бринелля

заключается в том, что методом

заключается в том, что методом

Виккерса можно испытывать

Виккерса можно испытывать

материалы более высокой твердости

материалы более высокой твердости

из-за применения алмазной

из-за применения алмазной

пирамиды.

пирамиды.


Отпечаток индентора на поверхности

Отпечаток индентора на поверхности

цементной пасты

цементной пасты





Меры твердости по Шору - МТШ

Меры твердости по Шору - МТШ

Для поверки приборов для измерения

Для поверки приборов для измерения

твердости металлов по методу упругого

твердости металлов по методу упругого

отскока бойка

отскока бойка



АКУСТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ

АКУСТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

ОБРАЗЦА

ОБРАЗЦА





Во многих случаях применение

Во многих случаях применение

классических твердомеров для измерения

классических твердомеров для измерения

может стать проблематичным.

может стать проблематичным.

Во-первых, когда контролируемое

Во-первых, когда контролируемое

изделие является крупногабаритным и его

изделие является крупногабаритным и его

нельзя поднести к прибору. Кроме этого,

нельзя поднести к прибору. Кроме этого,

вырезка фрагмента из изделия для

вырезка фрагмента из изделия для

последующего измерения твёрдости

последующего измерения твёрдости

приводит к порче изделия. Во-вторых –

приводит к порче изделия. Во-вторых –

когда требуется достаточно высокая

когда требуется достаточно высокая

производительность контроля.

производительность контроля.


Чтобы избежать тех недостатков, которые

Чтобы избежать тех недостатков, которые

присущи классическим методам

присущи классическим методам

твердометрии, были разработаны

твердометрии, были разработаны

твердомеры, использующие

твердомеры, использующие

акустический

акустический

и

и

динамический методы

динамический методы

.

.

Акустический метод

Акустический метод

основан на

основан на

измерении относительных

измерении относительных

изменений механического

изменений механического

импеданса колебательной системы

импеданса колебательной системы

преобразователя в зависимости от

преобразователя в зависимости от

механических свойств поверхности

механических свойств поверхности

образца.

образца.


пружина

пружина

индектор

индектор

пирамида

пирамида

Акустический преобразователь

Акустический преобразователь

представляет собой стержень

представляет собой стержень

из магнитострикционного

из магнитострикционного

материала (например, никеля),

материала (например, никеля),

на конце которого укреплён

на конце которого укреплён

индентор в виде алмазной

индентор в виде алмазной

призмы (пирамиды).

призмы (пирамиды).


К стержню прикреплён пьезоэлемент,

К стержню прикреплён пьезоэлемент,

возбуждающий в преобразователе

возбуждающий в преобразователе

продольные упругие колебания частотой

продольные упругие колебания частотой

30-40 кГц.

30-40 кГц.

Стержень с индентором прижимают к

Стержень с индентором прижимают к

контролируемому объекту с постоянной

контролируемому объекту с постоянной

силой. При этом индентор внедряется в

силой. При этом индентор внедряется в

поверхность изделия тем глубже, чем

поверхность изделия тем глубже, чем

меньше твёрдость его материала.

меньше твёрдость его материала.

Площадь зоны соприкосновения

Площадь зоны соприкосновения

индентора с изделием с уменьшением

индентора с изделием с уменьшением

твёрдости растёт, а модуль упругого

твёрдости растёт, а модуль упругого

сопротивления увеличивается.

сопротивления увеличивается.


Изменение импеданса определяют по

Изменение импеданса определяют по

изменению собственной частоты

изменению собственной частоты

нагруженного преобразователя, которую

нагруженного преобразователя, которую

измеряют частотомером. Шкалу

измеряют частотомером. Шкалу

индикатора градуируют в единицах

индикатора градуируют в единицах

твёрдости по Роквеллу.

твёрдости по Роквеллу.

Принцип работы

Принцип работы

динамических

динамических

твердомеров

твердомеров

основан на измерении

основан на измерении

отношения скоростей индентора при

отношения скоростей индентора при

падении и отскоке его от

падении и отскоке его от

поверхности контролируемого

поверхности контролируемого

изделия.

изделия.

Отношение скоростей

Отношение скоростей

перемещения индентора при отскоке и

перемещения индентора при отскоке и

падении характеризуют твёрдость

падении характеризуют твёрдость

контролируемого изделия.

контролируемого изделия.






Преобразователь включает в себя

Преобразователь включает в себя

механическую систему, обеспечивающую

механическую систему, обеспечивающую

перемещение индентора относительно

перемещение индентора относительно

поверхности контролируемого материала, и

поверхности контролируемого материала, и

электрическую катушку. Во взведенном

электрическую катушку. Во взведенном

положении преобразователя цанга спускового

положении преобразователя цанга спускового

механизма удерживает индентор. При нажатии

механизма удерживает индентор. При нажатии

спусковой кнопки цанга разжимается и индентор

спусковой кнопки цанга разжимается и индентор

под действием предварительно сжатой пружины

под действием предварительно сжатой пружины

сбрасывается на контролируемую поверхность.

сбрасывается на контролируемую поверхность.

На конце индентора расположен твердосплавный

На конце индентора расположен твердосплавный

шарик, непосредственно контактирующий с

шарик, непосредственно контактирующий с

испытуемым материалом. Внутри индентора

испытуемым материалом. Внутри индентора

находится постоянный магнит. При пересечении

находится постоянный магнит. При пересечении

магнитным полем витков катушки в последней

магнитным полем витков катушки в последней

наводится э.д.с., пропорциональная скорости

наводится э.д.с., пропорциональная скорости

движения индентора.

движения индентора.


Динамические твердомеры

Динамические твердомеры


Твердомер по методу ударного

Твердомер по методу ударного

отпечатка

отпечатка