Какъв е методът на Rockwell? Метод за определяне на твърдостта

За да използвате ефективно метали в различни дизайни, е важно да знаете колко силни са те. Твърдостта е най-често изчислената характеристика на качеството на металите и сплавите. Има няколко метода за определяне: Бринел, Рокъл, Супер Рокуел, Викерс, Лудвик, Шор (Монотрон), Мартенс. Статията ще разгледа метода на братята Рокуел.

Какъв е методът

Методът на Rockwell се нарича метод за тестване на материали за твърдост. За разглеждания елемент се изчислява дълбочината на проникване на твърдия връх на индикатора. Същевременно товарът остава същият за всяка скала на твърдостта. Обикновено това е 60, 100 или 150 kgf.

Индикатор в изследването са топките от трайни материали или диамантени шишарки. Те трябва да са със заоблен ъгъл и да имат ъгъл на върха от 120 градуса.

Този метод се разпознава като прост и бързо възпроизводим. Това, което му дава предимство пред други методи.

история

Виенският професор-изследовател Лудвиг първо предложи да се използва индиректно за изследване на твърдостта чрез проникване в материала и изчисляване на относителната дълбочина. Неговият метод е описан в работата на 1908 г. "Тестване на конуса" (Die Kegelprobe).

Този метод има недостатъци. Братята Хю и Стенли Роклуел предложиха нова технология, която елиминирала грешките в механичното несъвършенство на измервателната система (отвращение и повърхностни дефекти, замърсяване на материалите и частите). Професорите са измислили тест за твърдост - устройство, което определя относителната дълбочина на проникване. Използва се за изпитване на стоманени лагери.

дефиниция твърдостта на металите Методите на Бринел и Рокуел заслужават внимание в научната общност. но Метод Бринел нисък - беше бавен и не беше използван за втвърдени стомани. По този начин не може да се счита за метод за неразрушаващо изследване.

През февруари 1919 г. метърът за твърдост е патентован под номер 1294171. По това време Рокуел работи върху компанията, произвеждаща сачмени лагери.

През септември 1919 г. Стенли Рокуел напуска компанията и се премества в Ню Йорк. Там той кандидатства за подобрение на устройството, което беше прието. Новото устройство е патентовано и подобрено до 1921 г.

В края на 1922 г. Рокуел основава инсталация за термична обработка, която все още функционира състоянието на Кънектикът. От 1993 г. е част от корпорацията на Instron.

Предимствата и недостатъците на метода

Всеки метод за изчисляване на твърдостта е уникален и приложим във всяка област. Методите за определяне на твърдостта на Brinell и Rockwell са основни.

Съществуват редица предимства на метода:

• възможност за провеждане на експерименти с висока твърдост;
• малко увреждане на повърхността по време на теста;
• Прост метод, който не изисква измерване на диаметъра на печата;
• Процесът на тестване е достатъчно бърз.

недостатъци:

• в сравнение с твърдостта на Бринел и Викерс, методът Rockwell не е достатъчно точен;
• внимателно подгответе повърхността на пробата.

Структурата на скалата Rockwell

За да се тества твърдостта на металите по метода Rockwell, се установяват само 11 скали. Тяхната разлика е в съотношението на върха и натоварването. Върхът може да бъде не само диамантен конус, но и топка от карбид и волфрамова сплав или закалена стомана под формата на сфера. Съветът, фиксиран в инсталацията, се нарича идентификатор.

Везните обикновено се обозначават с буквите на латиницата: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.

Изпитванията за якост се извършват на основната скала - A, B, C:

• Мащаб А: тестове с диамантен конус с товар от 60 кг. Обозначението е HRA. Такива тестове се извършват за тънки твърди материали (0,3-0,5 mm);
• Скала B: Тества се със стоманена топка с товар от 100 кг. Обозначението е HRB. Тестовете се извършват върху закалена мека стомана и цветни сплави;
• Скала С: тестове с конус с товар от 150 кг. Обозначението е HRC. Тестовете се провеждат за метали със средна твърдост, закалена и закалена стомана или слоеве с дебелина не повече от 0,5 мм.

Твърдостта на Rockwell обикновено се нарича HR с третата буква на скалата (например HRA, HRC).

Формула за изчисление

Твърдостта на материала оказва влияние върху дълбочината на проникване на върха. Колкото по-трудно е субектът, толкова по-малко проникване.

За да се определи цифрово твърдостта на материала, е необходима формула. Коефициентите му зависят от мащаба. За да се намали грешката при измерването, е необходимо да се вземе предвид относителната разлика в дълбочината на проникване на индектора по време на прилагане на основното и предварителното (10 кг) натоварване.

Методът за измерване на твърдостта на Rockwell предполага използването на формулата: HR = N- (H-h) / s, където разликата H-h означава относителната дълбочина на проникване на индекса под натоварването (предварителна и основна), стойността се изчислява в mm. N, s са константи, те зависят от конкретен мащаб.

Тест за твърдост Rockwell

Манометърът за твърдост е устройство за определяне на твърдостта на металите и сплавите по метода Rockwell. Това е устройство с диамантен конус (или топка) и материала, в който трябва да влезе конусът. Също така, товарът е прикрепен, за да регулира силата на удара.

Времето показва индикатора. Процесът се осъществява на два етапа: първо се прави тласък със сила от 10 кг, след това е по-силен. За по-голямо натискане се използва конус, а по-малък - топка.

Изследваният материал е разположен хоризонтално. Диамантът се спуска към него с помощта на лост. За гладко спускане устройството използва дръжка с маслена ключалка.

Основното време за зареждане обикновено е от 3 до 6 секунди, в зависимост от материала. Предварителното зареждане трябва да се поддържа до получаване на резултатите от теста.

Голямата стрелка на индикатора се движи по посока на часовниковата стрелка и отразява резултата от експеримента.

Най-популярните на практика са такива модели на Rockwell твърдост:

• Стационарни инструменти "Metrotest" модел "ITR", например "ITR-60/150-M".
• Твърдост тестери Qness GmbH модел Q150R.
• Стационарно автоматизирано устройство TIME Group Inc модел TH300.

Процедура за изпитване

Проучването изисква внимателна подготовка. При определяне на твърдостта на металите по метода Rockwell, повърхността на пробата трябва да бъде чиста, без пукнатини и люспи. Важно е постоянно да проверявате дали товарът се прилага перпендикулярно на повърхността на материала и дали е стабилен на масата.

Впечатлението при натискане на конуса трябва да бъде не по-малко от 1,5 мм, а когато топката е натиснат, повече от 4 мм. За ефективни изчисления пробата трябва да бъде 10 пъти по-дебела от дълбочината на проникване на индектора след отстраняване на основното натоварване. Също така е необходимо да се извършат не по-малко от 3 теста на една проба, след което резултатите да се осредняват.

Етапи от теста

За да има положителен резултат и малка грешка, трябва да се придържаме към процедурата за провеждане на експеримента.

Етапите на теста за твърдост Rockwell:

1. Определете с избора на скала.
2. Задайте необходимия индетер и натоварване.
3. Извършете две тестове (които не са включени в резултатите), за да коригирате инсталирането на устройството и пробата.
4. Поставете референтния блок на масата на устройството.
5. Проверете предварително натоварването (10 kgf) и нулирайте скалата.
6. Нанесете основното натоварване, изчакайте максималните резултати.
7. Извадете товара и прочетете получената стойност на диска.

Правилата позволяват тестване на една проба при тестване на масово производство.

Какво ще се отрази на точността

При провеждането на всеки тест е важно да се вземат под внимание различни фактори. Идентифицирането на твърдостта, използвайки метода Rockwell, също има свои особености.

Фактори, които трябва да бъдат разгледани:

• Дебелина на пробата за изпитване. Забранено е използването на пробата, която е по-малка от десет пъти дълбочината на проникване на върха, съгласно правилата на експеримента. Това означава, че ако дълбочината на проникване е 0.2 мм, тогава материалът трябва да е с дебелина поне 2 см.
• Между разпечатките върху пробата трябва да се наблюдава разстоянието. Има три диаметъра между центровете на най-близките отпечатъци.
• Трябва да се вземе предвид евентуалната промяна в резултатите от експеримента върху циферблата в зависимост от позицията на изследователя. Това означава, че прочитането на резултата трябва да се направи от една гледна точка.

Механични свойства в изпитванията за якост

Якостните характеристики на материалите и резултатите от тестването на твърдостта по метода на Rockwell за твърдост бяха получени от такива учени от материал като Davidenko NN, Markovets MP и други.

Според резултатите от теста за твърдост чрез вдлъбнатина, методите за изчисление съпротивление на пропускане Това съотношение се изчислява за висококачествени хромирани неръждаеми стомани, които са претърпели множество топлинни обработки. Средната стойност на отклонението при използването на диамантен индиректер е само + 0,9%.

Също така, проучванията са в ход за определяне на другите механични свойства на материалите, свързани с твърдостта. Например, крайната сила (или временното съпротивление), истинската устойчивост на фрактура и относителното свиване.

Алтернативни методи за определяне на твърдостта

Твърдостта може да бъде измерена не само по метода Rockwell. Помислете за основните точки на всеки метод и техните различия. Тестове при статистическо натоварване:

• Тествайте проби. Методите на Rockell и Vickers правят възможно тестването на относително меки и увеличени материали. Методът на Бринел е предназначен за изучаване на повече меки метали с твърдост до 650 HBW. Методът Super-Rockwell позволява тестване за твърдост при ниски товари.
• Гост. Rockwell съответства с ГОСТ 9013-59, метод Бринел - 9012-59, Викерс твърдост тест - 2999-75, метод Шор е - ГОСТ 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868-85.
• Тестери за тестване. Устройствата на изследователите на Rockwell и Shore се отличават с лекота на използване и малки размери. Оборудването на Vickers позволява тестване на много тънки и малки проби.

Експерименти под динамичен натиск бяха извършени по метода на Мартел, Поли, с помощта на вертикалната копирна машина Николаев, на пролетния инструмент Шопър и Бауман и други.

Твърдостта може да бъде измерена и чрез надраскване. Такива тестове бяха извършени с помощта на файл на Барб, устройство на Монтърс, Ханкинс, микрочастица на Бирбаум и др.

Въпреки недостатъците, методът на Rockwell се използва широко за тестване на твърдостта в индустрията. Лесно е да се изпълни, главно защото не е необходимо да се измерва отпечатъка под микроскоп и да се полира повърхността. Но методът не е толкова точен, колкото предложените проучвания на Бринел и Викерс. Твърдостта, измерена по различни начини, има зависимост. Това означава, че ефективните единици за Rockwell могат да бъдат прехвърлени на звена на Бринел. На законодателното ниво съществуват нормативни документи, например ASTM E-140, в които се сравняват стойностите на твърдостта.