Turli dizayndagi metallardan samarali foydalanish uchun ularning qanchalik mustahkamligini bilish muhimdir. Qattiqlik metallar va qotishmalarning eng ko'p hisoblangan sifat ko'rsatkichidir. Uni aniqlashning bir necha usullari mavjud: Brinell, Rockell, Super-Rockwell, Vickers, Ludwik, Shor (Monotron), Martens. Maqolada aka-uka Rokvelllarning usuli ko'rib chiqiladi.
Usul nima
Rokvell usuli - materiallarning qattiqligini tekshirish usuli. O'rganilayotgan element uchun indikatorning qattiq uchining kirish chuqurligi hisoblanadi. Bunday holda, har bir qattiqlik shkalasi uchun yuk bir xil bo'lib qoladi. Odatda 60, 100 yoki 150 kgf.
Tadqiqotdagi indikator - bardoshli materialdan yasalgan sharlar yoki olmos konuslari. Ularning uchi yumaloq qirrali va uchi 120 graduslik burchakka ega bo‘lishi kerak.
Ushbu usul oddiy va tez takrorlanishi aniqlandi. Bu boshqa usullardan ustunlik beradi.
Tarix
Vena tadqiqotchi professori Lyudvig birinchi marta tadqiqot uchun indenterdan foydalanishni taklif qildi.materialga kirib, nisbiy chuqurlikni hisoblash orqali qattiqlik. Uning usuli 1908 yilgi Die Kegelprobe asarida tasvirlangan.
Ushbu usulning kamchiliklari bor edi. Aka-uka Xyu va Stenli Rokvell o'lchov tizimining mexanik nomukammalligidagi xatolarni (teskari zarbalar va sirt nuqsonlari, materiallar va qismlarning ifloslanishi) bartaraf etadigan yangi texnologiyani taklif qilishdi. Professorlar qattiqlik o'lchagichni ixtiro qildilar - bu penetratsiyaning nisbiy chuqurligini aniqlaydigan qurilma. U po'lat rulmanlarni sinash uchun ishlatilgan.
Metallarning qattiqligini Brinell va Rokvell usullari bilan aniqlash ilmiy jamoatchilik e'tiboriga sazovor bo'ldi. Ammo Brinell usuli past edi - u sekin edi va qotib qolgan po'latlar uchun ishlatilmadi. Shunday qilib, uni buzilmaydigan sinov usuli deb hisoblash mumkin emas.
1919-yil fevral oyida qattiqlik oʻlchagich 1294171 raqami ostida patentlangan edi. Bu vaqtda Rokvell rulman ishlab chiqaruvchi kompaniyada ishlagan.
1919-yil sentabrida Stenli Rokvell kompaniyani tark etib, Nyu-York shtatiga koʻchib oʻtdi. U erda u qurilmani takomillashtirish uchun ariza berdi va u qabul qilindi. Yangi qurilma 1921 yilgacha patentlangan va takomillashtirilgan.
1922 yil oxirida Rokvell Konnektikutda hali ham ishlayotgan issiqlik bilan ishlov berish zavodiga asos soldi. 1993 yildan beri Instron korporatsiyasining bir qismi.
Usulning afzalliklari va kamchiliklari
Har bir qattiqlikni hisoblash usuli oʻziga xos va maʼlum sohalarda qoʻllanilishi mumkin. Brinell va Rokvellning qattiqlik usullarioddiy.
Usulning bir qator afzalliklari bor:
- yuqori qattiqlik tajribalari imkoniyati;
- sinov paytida sirtning mayda shikastlanishi;
- chekinish diametrini o'lchashni talab qilmaydigan oddiy usul;
- sinov jarayoni yetarlicha tez.
Kamchiliklar:
- Brinell va Vikers qattiqlik tekshirgichlari bilan solishtirganda, Rokvell usuli yetarlicha aniq emas;
- namuna sirtini ehtiyotkorlik bilan tayyorlash kerak.
Rokvell shkalasining tuzilishi
Rokvell usulida metallarning qattiqligini tekshirish uchun atigi 11 ta shkala olingan. Ularning farqi uchi va yukning nisbatida yotadi. Uchi nafaqat olmos konus, balki shar shaklida karbid va volfram yoki qotib qolgan po'latdan yasalgan qotishma to'pi ham bo'lishi mumkin. Oʻrnatishda mahkamlangan uchi identifikator deb ataladi.
Masrayalar odatda lotin alifbosi harflari bilan belgilanadi: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
Kuchlilik sinovlari asosiy shkalalar bilan o'tkaziladi - A, B, C:
- A shkalasi: 60 kgf yuk bilan olmos konus bilan sinov. Belgilanishi - HRA. Bunday sinovlar yupqa qattiq materiallar (0,3-0,5 mm) uchun o'tkaziladi;
- B shkalasi: 100 kgf po'lat shar sinovi. Belgilanishi - HRB. Sinovlar tavlangan yumshoq po'lat va rangli qotishmalarda o'tkaziladi;
- S shkalasi: 150 kgf konusning sinovi. Belgilanishi - HRC. Sinovlar o'rtacha qattiq metallar, qotib qolgan va qattiqlashtirilgan po'lat yoki qalinligi 0,5 mm dan ortiq bo'lmagan qatlamlar uchun o'tkaziladi.
Usul boʻyicha qattiqlikRokvell odatda shkalaning uchinchi harfi bilan HR deb belgilanadi (masalan, HRA, HRC).
Hisoblash formulasi
Materialning qattiqligi uchining kirib borish chuqurligiga ta'sir qiladi. Sinov ob'ekti qanchalik qiyin bo'lsa, kirish shunchalik kam bo'ladi.
Materialning qattiqligini raqamli aniqlash uchun formula kerak. Uning koeffitsientlari o'lchovga bog'liq. O'lchov xatosini kamaytirish uchun asosiy va dastlabki (10 kgf) yukni qo'llash paytida indikatorning kirish chuqurligidagi nisbiy farqni qabul qilish kerak.
Rokvellning qattiqligini o'lchash usuli quyidagi formuladan foydalanishni o'z ichiga oladi: HR=N-(H-h)/s, bu erda H-h farqi yuk ostida (dastlabki va asosiy) denterning nisbiy kirish chuqurligini bildiradi, qiymat: mm bilan hisoblangan. N, s - konstantalar, ular o'ziga xos shkalaga bog'liq.
Rockwell qattiqligi tekshirgich
Qattiqlik tekshirgich - Rokvell usuli bo'yicha metallar va qotishmalarning qattiqligini aniqlash uchun qurilma. Bu olmos konusli (yoki to'p) va konusning kirishi kerak bo'lgan materialga ega bo'lgan qurilma. Ta'sir kuchini sozlash uchun og'irlik ham biriktirilgan.
Vaqt ko'rsatkichi ko'rsatiladi. Jarayon ikki bosqichda amalga oshiriladi: birinchi navbatda, presslash 10 kgf kuch bilan amalga oshiriladi, keyin esa kuchliroq. Ko'proq bosish uchun konus, kamroq uchun esa to'p ishlatiladi.
Sinov materiali gorizontal holatda joylashtirilgan. Olmos uning ustiga dastagi bilan tushiriladi. Bir tekis tushish uchun qurilma moy amortizatorli tutqichdan foydalanadi.
Asosiy yuklash vaqti odatdamaterialga qarab 3 dan 6 soniyagacha. Sinov natijalari chiqmaguncha oldindan yuklash saqlanishi kerak.
Indikatorning katta strelkasi soat yoʻnalishi boʻyicha harakatlanadi va tajriba natijasini aks ettiradi.
Amalda eng ommabop rokvellning qattiqligini tekshirgich modellari:
- ITR modelidagi "Metrotest" statsionar qurilmalari, masalan, "ITR-60/150-M".
- Qness GmbH modeli Q150R.
- statsionar avtomatlashtirilgan qurilma TIME Group Inc modeli TH300.
Test metodologiyasi
Tadqiqot puxta tayyorgarlikni talab qiladi. Metalllarning qattiqligini Rokvell usulida aniqlashda namunaning yuzasi toza, yorilish va tarozilarsiz bo'lishi kerak. Doimiy ravishda yukning material yuzasiga perpendikulyar qo'llanilishini va stolda barqarorligini tekshirish muhimdir.
Konusni surishda iz kamida 1,5 mm, to'pni surishda esa 4 mm dan oshmasligi kerak. Samarali hisob-kitoblar uchun namuna asosiy yukni olib tashlangandan so'ng indenterning penetratsiya chuqurligidan 10 barobar qalinroq bo'lishi kerak. Shuningdek, bitta namunaning kamida 3 ta sinovi o'tkazilishi kerak, shundan so'ng natijalar o'rtacha hisoblanishi kerak.
Sinov bosqichlari
Tajriba ijobiy natija va kichik xatoga yoʻl qoʻyishi uchun uni oʻtkazish tartibiga rioya qilish kerak.
Qattiqlikni aniqlash usuli bo'yicha tajriba bosqichlariRokvell:
- Mashtabni tanlashni aniqlang.
- Kerakli indenterni o'rnating va yuklang.
- Qurilma va namunani oʻrnatishni toʻgʻrilash uchun ikkita test (natijalarga kiritilmagan) chop etishni amalga oshiring.
- Malumot blokini asboblar stoliga joylashtiring.
- Oldin yuklashni sinab koʻring (10 kgf) va oʻlchovni qayta oʻrnating.
- Asosiy yukni qoʻllang, maksimal natijalarni kuting.
- Yukni olib tashlang va terishda olingan qiymatni o'qing.
Qoidalar ommaviy mahsulotlarni sinovdan oʻtkazishda bitta namunani sinab koʻrishga ruxsat beradi.
Bu aniqlikka ta'sir qiladi
Har qanday testni o'tkazishda ko'plab omillarni hisobga olish kerak. Rokvellning qattiqligini aniqlash ham o‘ziga xos xususiyatlarga ega.
E'tibor berish kerak bo'lgan omillar:
- Sinov qismining qalinligi. Eksperiment qoidalariga ko'ra, uchining kirish chuqurligidan o'n baravar kam bo'lgan namunadan foydalanish taqiqlanadi. Ya'ni, agar kirish chuqurligi 0,2 mm bo'lsa, u holda material kamida 2 sm qalin bo'lishi kerak.
- Namunada chop etishlar orasida masofa bo'lishi kerak. Bu yaqin bosma markazlar orasidagi uch diametrdir.
- Tadqiqotchining pozitsiyasiga qarab, siferblatda tajriba natijalarining mumkin bo'lgan o'zgarishini hisobga olish kerak. Ya'ni, natijani o'qish bir nuqtai nazardan amalga oshirilishi kerak.
Sinovlarda mexanik xususiyatlarkuch
Materiallarning mustahkamlik xarakteristikalarini bogʻlang va oʻrganing va Davidenkov N. N., Markovets M. P. va boshqalar kabi materialshunos olimlar tomonidan Rokvellning qattiqlik usuli boʻyicha qattiqlik sinovi natijalari.
Chizilgan qattiqlik sinovi natijalariga ko'ra, oquvchanlikni hisoblash usullari qo'llaniladi. Bu munosabat bir necha issiqlik bilan ishlov berishdan o'tgan yuqori xromli zanglamaydigan po'latlar uchun hisoblanadi. Olmos indenterdan foydalanganda o'rtacha og'ish qiymati atigi +0,9% edi.
Qattiqlik bilan bog'liq materiallarning boshqa mexanik xususiyatlarini aniqlash bo'yicha tadqiqotlar ham olib borilmoqda. Masalan, tortish kuchi (yoki tortish kuchi), haqiqiy sinish qarshiligi va nisbiy qisqarish.
Qattiqlikni aniqlashning muqobil usullari
Qattiqlikni o'lchash nafaqat Rokvell usuli bilan mumkin. Har bir usulning asosiy nuqtalarini va ularning farqlarini ko'rib chiqing. Statik yuk testi:
- Oʻrganish namunalari. Rockell va Vickers usullari nisbatan yumshoq va yuqori quvvatli materiallarni sinab ko'rish imkonini beradi. Brinell usuli qattiqligi 650 HBW gacha bo'lgan yumshoqroq metallarni o'rganish uchun mo'ljallangan. Super-Rockwell usuli qattiqlikni past yuklarda tekshirish imkonini beradi.
- GOSTlar. Rokvell usuli GOST 9013-59, Brinell usuli - 9012-59, Vickers usuli - 2999-75, Shor usuli - GOST 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868 ga mos keladi.
- Durometrlar. Rokvell va Shor tadqiqotchilarining qurilmalari oddiyfoydalanish va kichik o'lcham. Vickers uskunasi juda nozik va kichik namunalarda sinov o'tkazish imkonini beradi.
Dinamik bosim ostida tajribalar Martel, Poldi usuli bo'yicha Nikolaev vertikal zarba sinov qurilmasi, Schopper va Bauman prujina qurilmasi va boshqalar yordamida amalga oshirildi.
Qattiqlikni chizish orqali ham oʻlchash mumkin. Bunday sinovlar Barb fayli, Monters, Hankins, Birbaum mikro karakterizatori va boshqalar yordamida amalga oshirildi.
Oʻzining kamchiliklariga qaramay, Rokvell usuli sanoatda qattiqlikni tekshirish uchun keng qoʻllaniladi. Buni amalga oshirish oson, asosan mikroskop ostida chop etishni o'lchash va sirtni parlatish kerak emasligi sababli. Ammo shu bilan birga, usul Brinell va Vickersning tavsiya etilgan tadqiqotlari kabi aniq emas. Turli yo'llar bilan o'lchanadigan qattiqlik bog'liqlikka ega. Ya'ni, Rokvell samarali birliklari Brinell birliklariga aylantirilishi mumkin. Qonunchilik darajasida qattiqlik qiymatlarini taqqoslaydigan ASTM E-140 kabi qoidalar mavjud.
