Materialning qattiqligini aniqlash uchun shved muhandisi Brinellning ixtirosi ko'pincha qo'llaniladi - bu usul sirt xususiyatlarini o'lchaydi va polimer metallarning qo'shimcha xususiyatlarini beradi.
Materiallarni baholash
Mana shu kashfiyot tufayli hozirda plastmassalardan eng samarali foydalanish baholanmoqda. Juda qattiq bo'lmagan plastmassalar plombalash, muhrlash va tamponlama materiali sifatida foydalanish uchun elastiklik va yumshoqlik uchun sinovdan o'tkaziladi. Brinellning ishlanmasi materialning mustahkamligi va qattiqligini aniqlash usuli bo'lib, u muhim ilovalarda - tishli va jantlarda, og'ir yuk ostidagi podshipniklarda, tishli armatura va boshqalarda xizmat qiladi.
Bu usul kuchning eng aniq bahosini beradi. P1B bilan belgilangan parametr qiymatini ortiqcha baholash qiyin. Bu maqsadda eng ko'p qo'llaniladigan Brinellning ishlab chiqilishi bo'lib, unda materialga besh millimetrli po'latdan yasalgan to'p bosiladi. To'pning chuqurligi bo'yicha GOST aniqlanadi.
Tarix
1900-yilda Shvetsiyalik muhandis Yoxan Avgust Brinell bu usulni dunyoga taklif qildi.materialshunoslik, mashhur bo'ldi. U nafaqat ixtirochining nomini oldi, balki eng keng tarqalgan, standartlashtirilganiga aylandi.
Qattiqlik nima? Bu materialning o'ziga xos xususiyati bo'lib, mahalliy kontakt ta'sirida plastik deformatsiyaga uchramaydi, bu ko'pincha materialga indeksator (qattiqroq jism) kiritilishi bilan bog'liq.
Qayta tiklangan va tiklanmagan qattiqlik
Brinell usuli tiklangan qattiqlikni o'lchashga yordam beradi, bu yuk kattaligining bosma, proyeksiya maydoni yoki sirt maydoni hajmiga nisbati bilan belgilanadi. Shunday qilib, qattiqlik volumetrik, proektsion va sirt bo'lishi mumkin. Ikkinchisi nisbati bilan aniqlanadi: yukning iz maydoniga. Ommaviy qattiqlik yukning uning hajmiga nisbati bilan o'lchanadi, proyeksiyaning qattiqligi esa iz qoldirgan proyeksiya maydoniga yukdir.
Brinell usulida tiklanmagan qattiqlik bir xil parametrlar bo'yicha aniqlanadi, faqat qarshilik kuchi asosiy o'lchov qiymatiga aylanadi, uning sirt maydoni, hajmi yoki proektsiyasiga nisbati materialga kiritilgan indeks bilan ko'rsatiladi. Hajmi, proyeksiya va sirt qattiqligi bir xil tarzda hisoblanadi: qarshilik kuchining indeksning o'rnatilgan qismining sirt maydoniga yoki uning proyeksiya maydoniga yoki hajmga nisbati bilan.
Qattiqlikni aniqlash
Materialga qattiqroq ta'sir qilganda plastik va elastik deformatsiyaga qarshi turish qobiliyatiIndeks - bu qattiqlikni aniqlash, ya'ni aslida bu materialning kirish testidir. Brinell qattiqligi usuli induktorning materialga qanchalik chuqur kirib borishini o'lchashdir. Berilgan materialning qattiqligining aniq qiymatini bilish uchun penetratsiya chuqurligini o'lchash kerak. Buning uchun Brinell va Rokvell usuli mavjud, Vikers usuli kamroq qo'llaniladi.
Agar Rokvell usuli to'pning materialga kirib borish chuqurligini to'g'ridan-to'g'ri aniqlasa, Vikers va Brinell izni uning sirt maydoni bilan o'lchaydilar. Ma'lum bo'lishicha, materialdagi indeks qanchalik chuqurroq bo'lsa, chop etish maydoni shunchalik katta bo'ladi. Qattiqlik uchun mutlaqo har qanday materiallarni tekshirish mumkin: minerallar, metallar, plastmassalar va boshqalar, lekin ularning har birining qattiqligi o'z usuli bilan aniqlanadi.
Yo'lni qanday topish mumkin
Brinell qattiqlik usuli bir jinsli bo'lmagan materiallar, juda qattiq bo'lmagan qotishmalar uchun juda yaxshi. O'lchov usulini nafaqat materialning turi, balki aniqlanishi kerak bo'lgan parametrlarning o'zi ham belgilaydi. Qotishmalarning qattiqligi o'rtacha hisobda o'lchanadi, chunki ularda turli xil xususiyatlarga ega materiallar mavjud. Masalan, quyma temir. U juda xilma-xil tuzilishga ega, sementit, grafit, perlit, ferrit mavjud va shuning uchun quyma temirning o'lchanadigan qattiqligi barcha komponentlarning qattiqligidan iborat o'rtacha qiymatdir.
Metallarning qattiqligini Brinell usuli bo'yicha o'lchash katta indeksator yordamida amalga oshiriladi, shuning uchun iz namunaning kattaroq maydonida olinadi. Shunday qilib, bu sharoitda, shuningdek, ko'p va turli bosqichlar uchun o'rtacha bo'lgan quyma temir uchun qiymatni olish mumkin. Qotishmalarning qattiqligini o'lchashda bu usul juda yaxshi - quyma temir, rangli metallar, mis, alyuminiy va boshqalar. Bu usul plastmassaning qattiqlik qiymatini aniq ko'rsatadi.
Rokvell solishtirish
Bu qattiq va o'ta qattiq metallar uchun yaxshi va natijada olingan qattiqlik qiymati ham o'rtacha hisoblanadi. Xuddi shu po'latdan yasalgan to'p yoki konus ko'rsatkich bo'lib xizmat qiladi, lekin ularga qo'shimcha ravishda olmos piramidasi ham ishlatiladi. Rokvell usulida o'lchangan materialdagi iz ham katta bo'lib chiqadi va turli fazalar uchun qattiqlik soni o'rtacha hisoblanadi.
Brinell va Rokvell usullari printsipial jihatdan bir-biridan farq qiladi: birinchisi, indentatsiya kuchini bosma maydon yuzasiga bo'lgandan keyin natijani qism sifatida taqdim etadi, Rokvell esa kirish chuqurligining shkala birligiga nisbatini hisoblab chiqadi. chuqurlikni o'lchaydigan asbob. Shuning uchun Rokvell qattiqligi deyarli o'lchamsiz va Brinellning fikriga ko'ra, u kvadrat millimetr uchun kilogrammda aniq o'lchanadi.
Vickers usuli
Agar namuna juda kichik bo'lsa yoki Rokvell yoki Brinell qattiqligini o'lchaydigan indenter izi hajmidan kichikroq ob'ektni o'lchash zarur bo'lsa, mikroqattiqlik usullaridan foydalanish kerak, ular orasida Vickers usuli eng mashhurdir.. Indeks olmos piramidasi bo'lib, iz mikroskopga o'xshash optik tizim tomonidan tekshiriladi va o'lchanadi. O'rtacha qiymat ham ma'lum bo'ladi, ammo qattiqlik dan hisoblanadiancha kichikroq maydon.
Agar o'lchangan ob'ektning shkalasi juda kichik bo'lsa, u holda alohida don, faza, qatlamda iz qoldirishi mumkin bo'lgan mikroqattiqlik o'lchagich ishlatiladi va chekinish yukini mustaqil ravishda tanlash mumkin. Metallshunoslik bu usullar yordamida metallarning qattiqligi va mikroqattiqligini aniqlash imkonini beradi va materialshunoslik xuddi shu tarzda metall bo‘lmagan materiallarning mikroqattiqligi va qattiqligini aniqlaydi.
Diapazon
Qattiqlikni o'lchash uchun uchta diapazon mavjud. Makro diapazonda yuk 2 N dan 30 kN gacha tartibga solinadi. Mikrodiapazon nafaqat indeksatordagi yukni, balki penetratsiya chuqurligini ham cheklaydi. Birinchi qiymat 2 N dan oshmaydi, ikkinchisi esa 0,2 mkm dan ortiq. Nanorangda faqat indeksni kiritish chuqurligi tartibga solinadi - 0,2 mkm dan kam. Natija materialning nanoqattiqligini beradi.
O'lchov parametrlari birinchi navbatda indeksga qo'llaniladigan yukga bog'liq. Bu qaramlik hatto maxsus nom oldi - o'lcham effekti, ingliz tilida - chekinish hajmi effekti. O'lcham effektining tabiati indeksning shakli bilan aniqlanishi mumkin. Sferik - qattiqlik ortib borayotgan yuk bilan ortadi, shuning uchun bu o'lcham effekti teskari bo'ladi. Vickers yoki Berkovich piramidasi ortib borayotgan yuk bilan qattiqlikni pasaytiradi (bu erda odatiy yoki to'g'ridan-to'g'ri o'lcham effekti). Rokvell usuli uchun ishlatiladigan konus-sfera yukni oshirish birinchi navbatda qattiqlikning oshishiga olib kelishini ko'rsatadi, keyin esa sharsimon qism kiritilganda,kamaymoqda.
Materiallar va oʻlchash usullari
Hozirda mavjud boʻlgan eng qattiq materiallar uglerodning ikkita modifikatsiyasi: olmosning yarmi qattiq lonsdaleit va olmosdan ikki baravar qattiq fullerit. Ushbu materiallarning amaliy qo'llanilishi endigina boshlanmoqda, ammo hozircha olmos keng tarqalganlardan eng qiyini hisoblanadi. Aynan uning yordami bilan barcha metallarning qattiqligi aniqlanadi.
Aniqlash usullari (eng mashhurlari) yuqorida sanab o'tilgan, ammo ularning xususiyatlarini tushunish va mohiyatini tushunish uchun siz shartli ravishda dinamik, ya'ni perkussiya va statiklarga bo'linadigan boshqa usullarni ko'rib chiqishingiz kerak. allaqachon ko'rib chiqilgan. O'lchov usuli boshqacha tarzda shkala deb ataladi. Shuni esda tutish kerakki, eng mashhuri hali ham Brinell shkalasi bo'lib, bu erda qattiqlik izning diametri bilan o'lchanadi, bu material yuzasiga bosilgan po'lat sharni qoldiradi.
Qattiqlik raqamini aniqlash
Brinell usuli (GOST 9012-59) qattiqlik raqamini o'lchov birliklarisiz yozishga imkon beradi, uni HB belgilaydi, bu erda H - qattiqlik (qattiqlik), B esa Brinellning o'zi. Izning maydoni, masalan, Meyer shkalasi kabi aylana maydoni emas, balki sharning bir qismi sifatida o'lchanadi. Rokvell usuli materialga kirgan olmos to'pi yoki konusning chuqurligini aniqlash orqali qattiqlik o'lchovsiz ekanligi bilan ajralib turadi. U HRA, HRC, HRB yoki HR sifatida belgilanadi. Hisoblangan qattiqlik formulasi quyidagicha ko'rinadi: HR=100 (130) - kd. Bu erda d - chekinish chuqurligi va k - koeffitsient.
Vickers qattiqligi bo'lishi mumkinmaterial yuzasiga bosilgan tetraedral piramida tomonidan qoldirilgan iz bilan, piramidaga qo'llaniladigan yukga nisbatan aniqlanadi. Izlanish maydoni romb emas, balki piramida maydonining bir qismidir. Vickers birliklari HV birligi bilan ko'rsatilgan mm2 uchun kgf sifatida ko'rib chiqilishi kerak. Shore (chekinish) bo'yicha o'lchash usuli ham mavjud bo'lib, u polimerlar uchun ko'proq qo'llaniladi va o'n ikkita o'lchov shkalasiga ega. Shore mos keladigan Asker tarozilari (yumshoq va elastik materiallar uchun yapon modifikatsiyasi) ko'p jihatdan oldingi usulga o'xshaydi, faqat o'lchash moslamasining parametrlari har xil va turli indekslar qo'llaniladi. Shorega ko'ra yana bir usul - rebound bilan - yuqori modulli, ya'ni juda qattiq materiallar uchun. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, materialning qattiqligini o'lchaydigan barcha usullar ikki toifaga bo'linadi - dinamik va statik.
Asboblar va jihozlar
Qattiqlikni aniqlash uchun asboblar qattiqlik tekshirgichlari deb ataladi, bular instrumental o'lchovlardir. Sinov ob'ektga turli yo'llar bilan ta'sir qiladi, shuning uchun usullar halokatli yoki buzilmaydigan bo'lishi mumkin. Bu masshtablarning barchasi o‘rtasida to‘g‘ridan-to‘g‘ri bog‘liqlik yo‘q, chunki usullarning hech biri umuman materialning asosiy xususiyatlarini aks ettirmaydi.
Shunga qaramay, materiallar toifalari va ularning alohida guruhlari uchun masshtablar va turli usullar ulangan yetarlicha taxminiy jadvallar tuzilgan. Ushbu jadvallarni yaratish bir qator tajriba va sinovlardan so'ng mumkin bo'ldi. Biroq, bu nazariyalarHisoblash usullaridan biri bir usuldan ikkinchisiga o'tishga imkon berdi hali mavjud emas. Qattiqlikni aniqlashning o'ziga xos usuli odatda mavjud asbob-uskunalar, o'lchash vazifalari, o'lchash shartlari va, albatta, materialning o'ziga xos xususiyatlaridan kelib chiqqan holda tanlanadi.
