Kakšna je metoda Rockwell? Metoda za določanje trdote

Za učinkovito uporabo kovin v različnih modelih je pomembno vedeti, kako močni so. Trdota je najpogosteje izračunana značilnost kakovosti kovin in zlitin. Obstaja več metod za njegovo določitev: Brinell, Rockell, Super Rockwell, Vickers, Ludwik, Shor (Monotron), Martens. Članek bo preučil metodo brkov Rockwell.

Kakšna je metoda

Metoda Rockwell se imenuje metoda preskušanja materialov za trdoto. Za obravnavani element se izračuna globina penetracije trdne konice indikatorja. Hkrati je obremenitev ostala enaka za vsako trdoto. Običajno je 60, 100 ali 150 kgf.

Indikator v študiji so kroglice trajnih materialov ali diamantnih stožcev. Morali bi biti z zaobljenim ostrim koncem in imeti kot na vrhu 120 stopinj.

Ta metoda je prepoznana kot preprosta in hitro ponovljiva. Kaj mu daje prednost pred drugimi metodami.

Zgodovina

Dunavski profesor-raziskovalec Ludwig je najprej predlagal uporabo indentera za preučevanje trdote s prodiranjem materiala in izračunom relativne globine. Njegova metoda je opisana v delu 1908 "Testiranje stožca" (Die Kegelprobe).

Ta metoda je imela pomanjkljivosti. Bratje Hugh in Stanley Rockwell sta predlagali novo tehnologijo, ki je odpravila napake v mehanski nesposobnosti merilnega sistema (napetost in površinske napake, kontaminacija materialov in delov). Profesorji so izumili tester trdote - naprava, ki določa relativno globino penetracije. Uporabili so ga za testiranje jeklenih krogličnih ležajev.

Opredelitev trdota kovin Metode Brinell in Rockwell so zaslužile pozornost v znanstveni skupnosti. Ampak Metoda Brinell slabše - počasno in ni bilo uporabljeno za utrjena jekla. Tako se ni mogla šteti za metodo nezahtevnega testiranja.

Februarja 1919 je bil merilnik trdote patentiran pod številko 1294171. V tem času je Rockwell delal v podjetju, ki proizvaja kroglične ležaje.

Septembra 1919 je Stanley Rockwell zapustil podjetje in se preselil v New York State. Tam je zaprosil za izboljšanje naprave, ki je bila sprejeta. Nova naprava je bila patentirana in izboljšana do leta 1921.

Konec leta 1922 je Rockwell ustanovil toplotno čistilno napravo, ki še vedno deluje država Connecticut. Od leta 1993 je del korporacije Instron.

Prednosti in slabosti metode

Vsaka metoda izračuna trdote je edinstvena in velja za poljubno področje. Metode za določanje trdote Brinell in Rockwell so osnovne.

Obstajajo številne prednosti metode:

• možnost izvajanja eksperimentov z visoko trdoto;
• manjša poškodba površine med preskusom;
• Preprosta metoda, ki ne zahteva meritve premera tiska;
• Preskusni postopek je dovolj hiter.

Slabosti:

• v primerjavi s trdilci Brinell in Vickers, metoda Rockwell ni dovolj natančna;
• skrbno pripravite površino vzorca.

Struktura skale Rockwell

Za preizkušanje trdote kovin z metodo Rockwell se izkaže le 11 lestvic. Njihova razlika je v razmerju med konico in obremenitvijo. Konica ni le diamantni stožec, temveč tudi kroglica karbida in volframove zlitine ali kaljenega jekla v obliki krogle. Konica, določena v namestitvi, se imenuje identifikator.

Lestvice običajno označujejo črke latinske abecede: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.

Preizkusi moči se izvajajo na osnovnih lestvicah - A, B, C:

• Merilo A: testiramo z diamantnim stožcem z obremenitvijo 60 kgf. Oznaka je HRA. Takšni preskusi se izvajajo za tanke trdne materiale (0,3-0,5 mm);
• Merilo B: preskusi z jekleno kroglico z obremenitvijo 100 kgf. Oznaka je HRB. Preizkusi se izvajajo na kaljenega blaga jekla in zlitin neželeznih kovin;
• Merilo C: preskusi s stožcem z obremenitvijo 150 kgf. Oznaka je HRC. Preizkusi se izvajajo za kovine srednje trdote, utrjene in kaljene jeklene plasti z debelino največ 0,5 mm.

Trdota Rockwell se običajno imenuje HR s tretjo črko lestvice (npr. HRA, HRC).

Formula za izračun

Trdota materiala vpliva na globino penetracije konice. Težji je subjekt, manj penetracije.

Za numerično določitev trdote materiala je potrebna formula. Njegovi koeficienti so odvisni od obsega. Da bi zmanjšali merilno napako, je treba upoštevati relativno razliko globine penetracije indenterja ob uporabi glavne in preliminarne (10 kgf) obremenitve.

Postopek merjenja trdote Rockwell vključuje uporabo formule: HR = N- (H-H) / S, pri čemer je razlika H-H navedbo relativnega globino penetracije izvedeni indenter pod obremenitvijo (predhodni in glavni), pri čemer vrednosti, izračunane v mm. N, s so konstante, odvisne so od določene skale.

Rockwell tester trdote

Merilnik trdote je naprava za določanje trdote kovin in zlitin s pomočjo metode Rockwell. Gre za napravo z diamantnim stožcem (ali kroglico) in materialom, v katerega mora vstopiti stožec. Prav tako je obremenitev pritrjena, da prilagodite silo udarca.

Čas prikazuje indikator. Postopek poteka v dveh fazah: najprej potisnemo s silo 10 kgf, potem je močnejši. Za bolj stiskanje se uporabi stožec, za manjše - žoga.

Preiskovani material se nahaja vodoravno. Diamant se s pomočjo ročice spusti na njega. Za gladko spuščanje, naprava uporablja ročaj z oljno loputo.

Glavni čas nalaganja je običajno 3 do 6 sekund, odvisno od materiala. Preddobavo je treba vzdrževati, dokler ne dobimo rezultatov testa.

Velika puščica kazalca premakne v smeri urinega kazalca in odraža rezultat preizkusa.

Najbolj priljubljeni v praksi so modeli trdote Rockwell:

• Stacionarni instrumenti "Metrotest" model "ITR", na primer "ITR-60/150-M".
• Preizkuševalci trdote Qness GmbH model Q150R.
• Stacionarna avtomatizirana naprava TIME Group Inc model TH300.

Preskusni postopek

Študija zahteva skrbno pripravo. Pri določanju trdote kovin po metodi Rockwell mora biti površina vzorca čista, brez razpok in lusk. Pomembno je, da neprestano preverjate, ali se obremenitev nanaša pravokotno na površino materiala in ali je stabilna na mizi.

Vtisk pri stiskanju stožca ne sme biti manjši od 1,5 mm in ko je krogla pritisnjena več kot 4 mm. Za učinkovite izračune mora biti vzorec po odstranitvi glavne obremenitve 10-krat debelejši od globine penetriranja indenterja. Prav tako je treba opraviti najmanj tri preskuse enega vzorca, po katerem je treba izmeriti rezultate.

Faze preskusa

Da bi poskus imel pozitiven rezultat in majhno napako, se mora držati postopka za njegovo izvajanje.

Faze preskusa trdote Rockwell:

1. Določite z izbiro obsega.
2. Nastavite potrebno indenter in obremenitev.
3. Izvedite dva preskusa (ki niso vključeni v rezultate), da popravite namestitev naprave in vzorca.
4. Postavite referenčni blok na mizo naprave.
5. Preizkusite predload (10 kgf) in ponastavite lestvico.
6. Uporabite glavno obremenitev, počakajte na največje rezultate.
7. Odstranite obremenitev in preberete dobljeno vrednost na izbirniku.

Pravila dovoljujejo preskušanje enega vzorca pri testiranju množične proizvodnje.

Kaj bo vplivalo na točnost

Pri izvajanju kakršnega koli preizkusa je pomembno upoštevati različne dejavnike. Identifikacija trdote s pomočjo metode Rockwell ima tudi svoje lastnosti.

Dejavniki, ki jih je treba obravnavati:

• Debelina preskusnega vzorca. Prepovedano je uporabljati vzorec, ki je v skladu s pravili eksperimenta manjši od desetkratne globine penetracije konice. To pomeni, da če je globina penetracije 0,2 mm, mora biti material debel vsaj 2 cm.
• Med tiskovinami na vzorcu je treba upoštevati razdaljo. To so trije premeri med središči najbližjih odtisov.
• Treba je upoštevati možne spremembe rezultatov poskusa na številčnici, odvisno od položaja raziskovalca. To pomeni, da je treba branje rezultata izvesti z enega vidika.

Mehanske lastnosti pri preskusih trdnosti

Karakteristike trdnosti materialov in rezultati preskušanja trdote s trdovratno metodo Rockwell so bili pridobljeni od takih znanstvenikov, kot so Davidenko NN, Markovets MP in drugi.

Glede na rezultate preskusa trdote z zaprtjem, metode izračuna izkoristek moči. To razmerje se izračuna za kromove nerjaveče jeklo, ki je bilo večkratno toplotno obdelano. Povprečna vrednost odstopanja z uporabo diamantnega indentera je bila le + 0,9%.

Prav tako potekajo študije za določitev drugih mehanskih lastnosti materialov, povezanih s trdoto. Na primer, končna trdnost (ali začasni upor), resnična odpornost proti lomu in relativna zožitev.

Alternativne metode za določanje trdote

Trdota se lahko meri samo z metodo Rockwell. Upoštevajte glavne točke vsake metode in njihove razlike. Preskusi pri statističnem nakladanju:

• Preskusni vzorci. Metode Rockell in Vickers omogočajo testiranje relativno mehkih in povečanih trdnostnih materialov. Metoda Brinell je namenjena študiju bolj mehkih kovin s trdoto do 650 HBW. Metoda Super-Rockwell omogoča testiranje trdote pri nizkih obremenitvah.
• GOSTs. Rockwell ustreza GOST 9013-59, Brinellu Postopek - 9012-59, Vickers Preskus trdote - 2999-75, kratka metoda - GOST 263-75, 24.622-91, 24.621-91, ASTM D2240, ISO 868-85.
• Preizkuševalci trdote. Naprave raziskovalcev Rockwell in Shore odlikujejo njihova enostavnost uporabe in majhne dimenzije. Vickersova oprema omogoča testiranje na zelo tankih in majhnih vzorcih.

Poskusi pod dinamičnim pritiskom so bili izvedeni po metodi Martela, Poldi, s pomočjo vertikalnega kopirnega stroja Nikolayev, pomladnega instrumenta Schopper in Bauman ter drugih.

Trdota se lahko meri tudi s praskanjem. Takšni testi so bili izvedeni s pomočjo datoteke Barb, pripomočka Montersa, Hankinsa, mikrobaraktera Birbauma in drugih.

Kljub pomanjkljivostim se Rockwellova metoda pogosto uporablja za preizkušanje trdote v industriji. To je enostavno opraviti, predvsem zato, ker ni treba izmeriti odtisa pod mikroskopom in polirati površino. Ampak metoda ni tako natančna kot predlagane študije Brinell in Vickers. Trdota, merjena na različne načine, ima odvisnost. To pomeni, da se učinkovite enote za Rockwell lahko prenesejo na enote Brinell. Na zakonodajni ravni obstajajo normativni dokumenti, na primer ASTM E-140, v katerih se primerjajo vrednosti trdote.