Что такое метод Роквелла? Метод определения твердости
Опубликованно 18.11.2017 00:04
Для эффективного металлов в различных конструкциях, важно знать, в какой мере прочны. Твердость чаще рассчитанная характеристика качества металлов и сплавов. Методы определения несколько: Бринелля, Рокелла, Super-rockwell, vickers, Людвика, Шора (Монотрон), Мартенс. Статье мы рассмотрим метод братьев Роквеллов.Что такое метод
Метод Роквелла вызывается метод испытания материалов на твердость. С целью изучения элемента вычисляется глубина проникновения твердых частиц в наконечник индикатора. При этом так же остается бременем для каждой из шкал твердости. Обычно это 60, 100 Ил 150 кгс.
Индикатор в исследовании, являются шары из прочного материала или алмазные конусы. Должны быть округлые с острым концом и иметь угол при вершине 120 градусов.
Этот метод признан простой, быстрый и воспроизводимый. То, что дает преимущество перед другими методами.
История
Вене, профессор-исследователь Людвиг впервые предложил использовать индентор для исследования твердости через проникновение в материал, и вычисления относительной глубины. Его метод, описанный в работе 1908, "Испытание конусом" (Die Kegelprobe).
Этот метод имел свои недостатки. Братья Хью и Стэнли Роквеллы предложили новую технологию, которая предотвращает ошибки маханического несовершенства системы измерения (люфты и дефекты поверхности, загрязнение материалов и комплектующих). Преподаватели изобрели твердость-это инструмент, который определяет относительную глубину проникновения. Этот подход был использован для проверки стали шариковых подшипников.
Определение твердости металлов методами Бринелля и Роквелла заслуживает внимания научного сообщества. Но метод Бринелля было – было медленным, и не был использован для обработки закаленных материалов. Таким образом, нельзя считать, что метод неразрушающего контроля.
В феврале 1919 года, его твердость была запатентована под номером 1294171. В этот момент Роквеллы работал в компании по производству шарикоподшипников.
В сентябре 1919 года Стэнли rockwell покинул компанию и переехал в Нью-Йорк. Там он подал заявку на повышение единства, который был утвержден. Новое запатентованное устройство и усовершенствованы в 1921 году.
В конце 1922 года rockwell основал компанию термической обработки, что по-прежнему работает в штате Коннектикут. С 1993 года находится в составе Instron.
Преимущества и недостатки метода
Каждый метод расчета твердости является уникальным и применимым в любой области. Методы определения твердости по Бринеллю и Роквеллу являются основными.
Есть ряд преимуществ этого метода:возможность провести испытания твердости высокой;небольшие повреждения на поверхности теста;простой метод, который не требует измерения диаметра отпечатка;процесс доказывания-это довольно быстро.
Недостатки:по сравнению с твердомерами Бринелля и Виккерса метод Роквелла не является достаточно точным;необходимо тщательно подготовить поверхность образца.Структура шкале Роквелла
Для испытания твердости металлов по методу Роквелла показывает всего 11 шкал. Его отличие-это соотношение пера и грузов. Наконечник может быть не только конус алмаз, но и шарик сплава карбида вольфрама или закаленной стали в форме сферы. Наконечник, закрепленный в установке, называется идентером.
Масштаб принято обозначать буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
Проводятся испытания прочности основных шкал A, B, C:Масштаб: испытание алмазным конусом с нагрузкой 60 кг, Индикатор – HRA. Испытания тонких твердых материалов (0,3-0,5 мм);Шкала B: испытание стальным шариком с нагрузкой 100 кг, Индикатор – HRB. Испытания проводятся в отоженной стали и цветных сплавов;Шкалы C: испытания конусом с нагрузкой 150 кг Индикатор – HRC. Тесты выполняются для металлов средней твердости, закаленная и отпущенная сталь или слоев толщиной не более 0,5 мм.
Твердость по методу Роквелла принято обозначать HR с третья буква шкалы (например, HRA, HRC).
Формула для расчета
Твердость материала влияет на глубину проникновения наконечника. Что испытуемый объект тверже, тем меньше будет проникновение.
Чтобы численно определить твердость материала, необходимо использовать формулу. Коэффициенты зависят от масштаба. Для уменьшения ошибки измерения следует принимать разницу относительной глубины проникновения индентора в момент осуществления основной и предварительной (10 кгс) нагрузки.
Метод измерения твердости по Роквеллу состоит в применении формуле: Ч=N-(H-h)/s, где разность H-h показывают, что Относительная глубина проникновения индентора под нагрузок (предварительной и основной), значение измеряется в мм, N, s-константы, зависят от масштаба.Твердость (hrc)
Твердомером называется устройство для определения твердости металлов и сплавов методом Роквелла. Он является инструментом с алмазным конусом (или шарик) и материал, в который конус должен войти. Также приклепляется нагрузки для регулировки силы удара.
Время показывает индикатор. Процесс осуществляется в два этапа: сначала делается при нажатии с усилием 10 кгс, затем сильнее. Для более нажатий конус применяется для небольших лампы.
Исследуемый материал находится в горизонтальном положении. Алмаз погружается в него с помощью рычага. Для облегчения спуска в устройстве применен манго масла из амортизатора.
Время основной нагрузки, обычно это от 3 до 6 секунд, в зависимости от материала. Предварительная нагрузка должна хранить до получения результатов теста.
Большая стрелка индикатора перемещается по часовой и отражает результат опыта.
Наиболее популярные на практике, эти модели твердомера по методу Роквелла:Стационарные приборы "Метротест" модель "инженеров", например, "инженеры-60/150-М".Твердомеры Qness GmbH модель Q150R.Стационарное автоматизированное TIME Group Inc модель TH300.Методика проведения испытаний
Проведение исследования требует тщательной подготовки. При определении твердости металлов по методу Роквелла в поверхность образца должна быть чистой, без трещин и окалин. Важно постоянно отслеживать, перпендикулярно, если нагрузки на поверхность материала, а так же устойчивым, если он находится в тумбочку.
Отпечаток при вдавливании конуса должен быть не менее 1,5 мм при вдавливании шарика – 4 мм. Для осуществления расчетов, выборка должна быть в 10 раз толще, чем глубина внедрения индентора после снятия основной нагрузки. Также следует выполнять не менее 3-испытания образца, после усреднения результатов.Этапы проведения теста
Так, что опыт имел положительный результат, и небольшая погрешность, необходимо соблюдать порядок его проведения.
Этапы проведения опыта метод испытания твердости (hrc):Определить выбор шкалы.Установить индентор и нагрузку.Выполнить два пробных (не учитываются в результатах отпечатков пальцев для коррекции правильной установки устройств, и образцов.Размещение на столе прибора эталонного диска.Испытать предварительная нагрузка (10 кгс) и нулевой отметки шкалы.Присоединить основную нагрузку, ждать получения максимальных результатов.Снять нагрузку и прочитать полученное значение по циферблату.
Регламент позволяет проводить испытания одного образца при тестировании средств производства.
Что влияет на точность
При проведении любого теста, важно учитывать многие факторы. Определение твердости по методу Роквелла тоже имеет свои особенности.
Факторы, на которые следует обратить внимание:Толщина образца. Правила, опыт, запрещается использовать, например, толщиной менее чем десятикратная глубина проникновения наконечника. То есть, если глубина 0,2 мм, материал должен быть не менее 2 см толщиной.Между пальцев в образце, необходимо соблюдать расстояние. Состоит из трех диаметров между центрами соседних отпечатков.Необходимо учитывать возможное изменение результатов опыта в той сфере, в зависимости от позиции исследователя. То есть чтение должно осуществляться с точки зрения.Механические свойства при испытаниях на прочность
Связать и изучить характеристики прочности материалов и результатов испытания твердости методом испытания твердости по Роквеллу получилось таких ученых-материаловедов, как Давиденков Н. Н., Марковец М. П. и другие.
По результатам испытания на твердость путем вдавливания) применяются методы расчетов предела текучести. Это отношение, вычисленное для высокохромистых нержавеющих сталей, что они нескольких термообработку. Среднее значение отклонений, с применением алмазного индентора, составили +0,9 %.
Также проводятся исследования, чтобы определить и другие механические свойства материалов, связанных с твердость. Например, предел прочности (или временное сопротивление, истинное сопротивление разрушению и относительное сужение.Альтернативные методы определения твердости
Измерить твердость не только метод Роквелла. Рассмотрим основные моменты каждого метода и их различия. Испытание под действием статистической нагрузки:Испытуемые образцы. Методы Рокелла и vickers, дают возможность протестировать относительно мягкий и увеличение сопротивления материалов. Метод Бринелля рассчитанная на исследование более мягких металлов с твердостью до 650 HBW. Метод Супер-Роквелла позволяет ощутить твердость при небольших нагрузках.ГОСТ. Метод Роквелла соответствует ГОСТу 9013-59, метод Бринелля – 9012-59, метод Виккерса – 2999-75, метод Шора - ГОСТ 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868-85.Твердомеры. Устройство исследователей, Роквелла и Шора отличаются простотой использования и небольшие размеры. Оборудование vickers позволяет проводить испытания тонких и маленьких образцов.
Опыт под давлением динамики проводились по методу Мартеля, Польди, с помощью вертикального копра Николаев, пружина, диск, и помощник по магазинам и Баумана и другие.
Твердость можно также измерить методом шрама. Эти тесты были проведены с помощью пилочки Барба, единства Монтерса, Хенкинса, микрохарактеризатора Бирбаума и другие.
Несмотря на недостатки, метод Роквелла широко применяется для испытания твердости в промышленности. Он очень легко проводить, главным образом, тем, что нет необходимости в измерении отпечатка под микроскопом, и в полированной поверхности. Но этот метод не является столь же точным, как и предложенные исследования Бринелля и Виккерса. Твердость, замеренная по-разному, имеет зависимость. То есть, эффективные rc могут быть переведены в единицы Бринелля. На законодательном уровне существуют нормативные документы, например, ASTM (E-140, в которых сравниваются значения твердости.
Категория: Культура
