Курсовая работа: Випробування механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів
де h - глибина занурення індентора під дією загального навантаження; h0 - те саме, під дією попереднього навантаження 100Н.
Випробування за методом Роквелла проводять на зразках або деталях.
Таблиця 1.3
Таблиця для визначення типу індентора, навантаження і шкали при вимірюванні твердості за Роквеллом.
| Шкала | Позначення твердості за Роквеллом | Тип індентора |
Межі вимірювання в одиницях твердості за Роквеллом | Навантаження, H | Відповідна твердість за Брінеллем |
| А | HRA | Алмазний конус | 70... 89 | 600 | 3750...782( |
| В | HRB | Сталева кулька | 20...100 | 1000 | 1050...240 |
| С | HRC | Алмазний конус | 22.69 | 1500 | 2410...683» |
Шкалою А користуються при вимірюванні твердості матеріалів, якщо вона більша, ніж у загартованих сталей (тверді сплави, кераміка та ін.).
За шкалою В оцінюють твердість м'яких матеріалів, таких, як мідь, латунь, бронза, алюмінію, незагартовані сталі.
За шкалою С вимірюють твердість переважно загартованих сталей.
Метод Віккерса (ГОСТ 2999-83) засновано на тому, що твердість визначають вдавлюванням чотиригранної піраміди з кутом при вершині 136° у поверхню зразка. Твердість оцінюють відношенням навантаження до поверхні відбитка:
де а - кут при вершиш, а=1360 ; а - середньоарифметична довжина обох діагоналей відбитка.
Діапазон навантажень 50; 100; 200; 300; 500 і 1000Н. Можливість застосування малих навантажень 50 і 100Н дозволяє визначити твердість деталей малої товщини і тонких поверхневих шарів (цементованих, азотованих тоїцо). Метод застосовують для будь-яких матеріалів.
Вимірювання мікротвердості(ГОСТ9450-84) проводять на мікротвердомірах, обладнаних мікроскопами. Твердість за методом Віккерса оцінюють по відбитку піраміди з кутом 136°, але при малих навантаженнях від 0,05 до 5Н. Відбиток при цьому має малі розміри, що дозволяє оцінювати твердість окремих зерен для будь-яких матеріалів.
Метод Польді - спосіб орієнтовного визначення твердості за допомогою переносного приладу динамічним вдавлюванням шарового або конічного індентора.
Принцип дії приладу засновано на тому, що куля під дією удару, який наноситься вручну, одночасно вдавлюється у поверхню, що випробовується і в еталонний зразок, твердість якого відома.
Твердість за Польді, у відповідності з методом Брінелля, визначають за формулою:
Цей метод використовують для контролю великогабаритних виробів і деталей.
Сучасні прилади для вимірювання твердості динамічними методами розроблені на базі мікропроцесорної техніки. Вони забезпечують вихід на персональний комп'ютер і високу продуктивність контролю. Принцип дії цих приладів базується на вимірюванні швидкості пружного відскоку індентора від контролюємої поверхні. Швидкість відскоку являється функцією твердості.
Електронний блок приладів забезпечує підсилення і перетворення вхідних сигналів датчиків в цифровий код, математичну обробку, керування режимами вимірювання і індикацію результатів.
Механічний пристрій забезпечує рух індентора з твердосплавним кульковим вакінечником діаметром 3,5мм відносно поверхні контролюємого матеріалу і електричної катушки. В середині індентора розміщений постійний магніт. При перетинанні магнітним полем витків катушки в ній виникає ЕРС, пропорційна швидкості руху індентора.
Динамічні вимірювачі твердості застосовуються для деталей масою більше трьох кілограмів з товщиною стінки не менш 10 мм. Чистота поверхні для контролю - не менше Rz 20. Але для оцінки можливості застосування таких приладів слід керуватися не тільки товщиною стінки, а і жорсткістю в цілому системи, яка контролюється.
Динамічні твердоміри мають різні функціональні можливості, кількість шкал і діапазони вимірювання.
Тріщиностійкість кількісно оцінюється критичним коефіцієнтом інтенсивності напруг (в'язкість руйнування) - К1с у вершині тріщини для умов розвитку деформації лише в одній площині. Для визначення К1с проводиться розтягування спеціальних зразків з попередньо утвореною тріщиною втомленності. При випробуваннях будують діаграму "навантаження - зміщення берегів тріщини". Аналіз цих діаграм дозволяє визначити опір розповсюдженню тріщин в залежності від розмірів зразку і тріщини. Величина в'язкості руйнування є структурно чутливою і, як правило, являється тим нижчою, чим вище межа текучості. (Рис.1.2).
Рис 1.2 Залежність К1е від 
для сталі - 1; сплавів титану - 2; сплавів алюмінію - З
Визначення тріщиностійкості відповідальних конструкцій проводять з точністю до ±10%. Для конструкцій з обмеженою відповідальністю вимоги до визначення К1с знижуються.
1.3 Механічні властивості, які визначають при динамічному навантаженні
Динамічні випробовування відрізняються від статичних більшою швидкістю навантаження. При цьому необхідно розділяти динамічні навантаження одноразові (імпульсивні) і циклічні - знакозмінні. При динамічних одноразових випробовуваннях визначається ударна в'язкість, холодноламкість і критична температура крихкості.