МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
« БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ »
кафедра инженерной графики
Отчёт
по лабораторной работе
по курсу «Техническая механика»
на тему
«Твёрдость»
Выполнил: Кулик М.А. |
Проверил: Сурин В.Н. |
Минск 2004
Цель работы
1.1 Изучить методы определения твердости материалов, устройство и работу твердомеров.
1.2 Приобрести навыки самостоятельного проведения испытаний на твердость
вдавливанием.
2 Основные положения
Под твердостью понимается способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела (индентора), не получающего остаточной деформации.
2.1 Измерение твердости вдавливанием стального шарика по методу Бринелля
Для определения твердости по Бриннелю в испытуемый материал вдавливаем стальной закаленный шарик диаметром 10,5 и 2,5 мм специальным прессом под действием заданной нагрузки Р в течении определенного времени.
Число твердости по Бринеллю НВ определяется отношением приложенной нагрузки F, действующей на шарик диаметром D, к площади сферической поверхности полученного отпечатка:
НВ=2F/A, кгс/ мм2
где F - нагрузка на шарик, кгс; А - площадь сферической поверхности отпечатка, мм2, где площадь А в мм сферической поверхности отпечатка можно определить по формуле:
Измерив диаметр отпечатка, полученный при определенной нагрузке и зная диаметр шарика, подставим эти данные в формулу выше и затем посчитаем твердость по Бринеллю,.
Твердость по Бринеллю определяется как для мягких пластичных материалов, так и для хрупких материалов. При вдавливании шарика в поверхность хрупкого материала последний также получает пластическую деформацию. Объясняется это тем, что деформация протекает только в небольшом объеме, окруженном недеформированным материалом. Деформируемый материал находится в напряженном состоянии, близком к объемному, при котором возможность нарушения сцепления его частиц устранена.
К достоинствам прибора относятся: простота и надежность конструкций испытательного прибора, отсутствие необходимости тщательной подготовки поверхности для измерений.
К недостаткам следует отнести невозможность испытания материалов с твердостью более 450 НВ, что объясняется деформацией наконечника- стального шарика.
Основной недостаток метода Бринелля — отсутствие точного геометрического подобия отпечатков. Это делает нестрогим количественное сопоставление чисел твердости разных материалов, полученных при разных значениях .
2.2 Измерение твердости вдавливанием алмазного конуса или стального шарика по методу Роквелла.
Сущность этого метода состоит в том, что твердость определяют по глубине вдавливания в испытуемое изделие алмазного конуса с углом у вершины 120° или стального шарика диаметром 1,588 мм под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной Ро, равной 10 кгс, и общей Р, равной 60, 100 и 150 кгс.
Разность глубин внедрения под нагрузками Ро и Р характеризует твердость. На практике число твердости по Роквеллу отсчитывают по шкале индикаторного прибора.
Достоинствами метода Роквелла по сравнению с методом Бринелля являются высокая производительность и сохранение качественной поверхности изделия после испытания (малые размеры отпечатка), что позволяет контролировать твердость готовых деталей.
Применение алмазного конуса позволяет измерять твердость закаленной стали и других очень твердых сплавов.
Недостатком метода является также необходимость тщательной подготовки поверхности - шлифование. На прибор Роквелла, где глубина отпечатка мала и ее измеряют с точностью до 0.002 мм. могут оказывать влияние загрязненность и вибрация. Метод Роквелла не рекомендуется применять для неоднородных по структуре сплавов (например, серых чугунов). Этим методом нельзя устанавливать твердость хрупких изделий и изделий, имеющих на поверхности раковины и посторонние включения, а также тонких изделий, например, меньше 0,7 мм по шкалам В и С или 0,4 мм по шкале А.