Порядок проведення випробувань

Мета роботи

Навчитись самостійно виконувати випробування на твердість по методу Брінелля та

Проводити необхідні розрахунки для визначення твердості матеріалів.

Обладнання

Для виконання роботи необхідно мати: автоматичний важільний прес, зразки сталі і кольорових металів; лупу для вимірювання діаметра відбитка.

Завдання

1.3.1 Вивчити та описати будову автоматичного важільного преса для визначення твердості, а також порядок підготовки зразка та порядок проведення випробувань на пресі.

1.3.2 Провести випробування на твердість по Брінеллю зразків сталі і сплавів кольорових металів.

1.3.3 Визначити твердість зразків по Брінеллю, перевести це значення у міцність (sв). Заповнити протокол випробувань.

1.3.4 Написати технічний звіт по роботі. Зробити висновок.

1.4 Методика випробування на твердість по методу Брінелля

1.4.1 Схема випробування (рис. 1.1). Випробування на твердість по методу Брінелля проводиться втисканням у випробовуваний зразок стальної кульки визначеного діаметра під дією заданого навантаження протягом певного часу.

НВ = F/ S, кгc/мм² (1.1)

де F- навантаження на кульку, кгс;

S- площа поверхні відбитка, мм².

Поверхню відбитка F виражають через діаметр кульки та відбитка. Тоді число твердості по методу Брінелля буде визначатись по формулі:

2 ´ F кгc/мм² (1.2)

π ´ D ´ ( D - √ D ² – d ² ) ,

де D - діаметр кульки, мм;

Р- навантаження на кульку, кгс;

d - діаметр відбитка, мм.

Між твердістю та міцністю є досить стійка кореляція, а саме:

sв = 9,81* k * НВ, МПа (1.3)

Для широкого класу матеріалів k = 0,025…0,55. Конкретно для сталей та алюмінієвих сплавів можна вважати k = 0,34, для сірого чавуну k = 0,1, для сплавів на основі міді ⱪ = 0,55.

1.4.2 Прилади для випробування не твердість по Брінеллю.Найбільш поширений прилад для визначення твердості є автоматичний важільний прес (рис. 1.2). У верхній частині станини 1 кріпиться шпіндель 2, в який вставляють оправку з кулькою 3. Столик 4 служить для встановлення на ньому досліджуваного зразка 5. Обертанням рукоятки 6 приводять в рух гвинт 7, що піднімає столик 4 і притискає зразок 5 до кульки 3. При обертанні рукоятки 6 до тих пір, поки вказівник 8 не стане проти риски, пружина 9 стискається і створюється попереднє навантаження 100 кгс. Електродвигун 10 приводить в рух ексцентрик 11, що переміщує шатун 12 вниз. Ричаг 13 опускається разом з підвіскою 14 та вантажами 15.

Кулька 3 під дією навантаження втискається в поверхню зразка 5. В той час коли підвіска з вантажами досягнуть початкового положення двигун автоматично виключається. Обертанням рукоятки 6 проти годинникової стрілки столик 4 опускають, а потім знімають зразок і вимірюють діаметр лунки. Вимірювання проводять за допомогою лупи з мірною сіткою, що зображено на рисунку 1.3.

Рис. 1.2 - Автоматичний Рис. 1.3 – Лупа з мірною

важiльний прес [1]. сіткою [2].

1.4.3 Вибір діаметра кульки і навантаження. Кульки різного діаметра 10, 5 і 2,5 мм, а також різне навантаження 3000, 1000, 750, 250 кг використовуються в залежності від товщини матеріла, що випробовуємо, згідно з таблицею 7 роботи № 8 [1]. Із зменшенням товщини металу використовуємо кульку меншого діаметра і менше навантаження. Умови випробування записуємо таким чином: наприклад HB 10(3000)30 позначає, що

випробування проводили кулькою діаметром 10 мм, під навантаженням 3000 кг з витримкою 30 секунд.

1.4.4 Підготовка зразка до випробувань. Поверхню зразка, в яку буде вдавлюватись кулька, обробляють абразивним каменем, або терпугом, щоб вона була рівною, гладкою, і на нiй не було окалини або інших дефектів. При обробці поверхні зразок не повинен нагріватись вище 150 ⁰С.

Порядок проведення випробувань

1.5.1 На підвіску навісити вантажі, відповідно вибраному для випробування навантаженню.

1.5.2 Оправку з кулькою вставити в шпіндель і закріпити.

1.5.3 На столик помістити випробуваний зразок. Центр відбитка має знаходитись від краю зразка на відстані не менше 2-х діаметрів кульки.

1.5.4 Обертанням рукоятки підняти столик і піджати зразок до кульки.

1.5.5 Кнопкою включити електродвигун.

1.5.6 Після виключення електродвигуна опустити столик і зняти з нього зразок з отриманим відбитком.

1.5.7 Виміряти діаметр отриманого відбитка.

1.5.8 Визначити твердість по Брінеллю по формулі (1.2). Перевести це значення у міцність (sв) за формулою (1.3). Скласти технічний звіт.

контрольнІ ЗАПИТАННЯ

ü Що називають твердістю і в яких одиницях її вимірюють?

ü Яка залежність між твердістю і міцністю металів?

ü Методика проведення випробувань нв твердість по методу Брінелля.

ü Методика визначення діаметра відбитка.

ü Методика проведення розрахунків на твердість по методу Брінелля.

ü Які методи випробувань металів на твердість ви знаєте і в чому їх відмінність?

ü У чому різниця між записом НВ, НV та НRA, HRВ, НRС?

ЛІТЕРАТУРА

1. Самохоцкий А. И., Кунявский М. Н. Лабораторные работы по металловедению. - М.: Машиностроение, 1971. - С. 56 - 64.

2. Самохоцкий А. И., Кунявский М. Н. Лабораторные работы по металловедению и термической обработке.- М.: Машиностроение, 1981. - С. 46 - 54.