Badanie twardości materiału metodą

Brinella, Rockwela, Vickersa.

Wydział Podstaw Techniki

Wykonali:

Adamczyk Andrzej

Derkacz Maciej

Bąk Przemysław

Dobrzyński Marcin

Sprawdził:

JarosławKozioła

…………………...

Spis treści:

1. MetodaBrinella

1. Schemat maszyny

2. Zasada pomiaru

3. Skala twardości

4. Przebieg ćwiczenia

2. Metoda Rockwela

1. Schemat maszyny

2. Sposób pomiaru

3. Zakres stosowania twardościomierza

4. Przebieg ćwiczenia

3. Metoda Vickersa

1. Schemat maszyny

2. Metoda pomiaru

3. Wzór

4. Zalety i wady pomiaru

5. Przebieg ćwiczenia

4. Inne metody badania twardości materiału

5. Przebieg ćwiczenia.

Metoda Brinella

1. Schemat maszyny

Rys. 1. Twardościomierz Brinel1a

1 - cylinder, 2 - tłok, 3 - wgłębnik z kulką . 4- pompka

ręczna, 5- manometr, 6 -. zawór zwrotny, 7 - ciężarki, 8 - przelew, 9 -- kulista

podkładka, 10 - Śruba, 11 – kółko ręczne, 12 – próbka, 13 – zawór przelewowy

2. Zasada pomiaru

W metodzie pomiaru twardości Brinella, w próbkę metalu wciska się kulkę ze stali hartowanej lub z węglików spiekanych. Średnica kulki (1 do 10 mm), czas oraz siła docisku, zależy od rodzaju materiału i grubości próbki. Twardość HB oblicza się z zależności:

HB = siła obciążająca w kG(obecnie używa się jednostek w N) / powierzchnia odcisku w mm².

Twardość oblicza na podstawie średnic kulki i odcisku:

gdzie:

P = siła obciążająca (kgf)

D = średnica kulki (mm)

d = średnica odcisku (mm)

Metoda Brinella najczęściej stosowana jest przy odbiorze materiałów hutniczych. Procedurę dokonywania pomiarów opisuje Polska Norma PN-EN ISO 6506.

rys.2

3. skala twardości

Skala twardości Brinella - skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą Brinella. Twardość w skali Brinella oznacza się HB i leży w zakresie od 3 do 600.

Przykłady metali i ich twardości w skali Brinella
Materiał	Twardość Brinella HB
cyna, ołów, stop łożyskowy	3.2 - 20
aluminium, stop łożyskowy	8 - 50
miedź, magnez, cynk, stop łożyskowy	16 - 100
żeliwo, stopy miedzi, stopy aluminium, nikiel	32 - 200
stal, żeliwo	96 - 600

4. Przebieg ćwiczenia

Pomiar wykonany kulką o średnicy D = 10 mm, przy sile nacisku 300 daN i czasie pomiaru t = 10 - 15 sekund zapisujemy bez dodatkowych objaśnień przykładowo: 610 HB. Jeżeli warunki pomiaru są inne wymagane jest podanie za symbolem HB warunków pomiaru przykładowo 51 HB 5/750/30 co oznacza, że średnica użytej kulki D=5 mm, siła obciążająca P=750 daN czas działania siły obciążającej t = 30 s.

Warunki prawidłowego wykonania ćwiczenia

1. Powierzchnia przedmiotu badanego w miejscu pomiaru powinna być płaska, gładka, wolna od zanieczyszczeń.

2. Przedmiot powinien dobrze przylegać do stolika. spód przedmiotu powinien być czysty.

3. Grubość płytki powinna być większa niż dziesięciokrotna głębokość odcisku

4. Przedmioty walcowe wymagają odpowiednich stolików uniemożliwiających przesuwanie się przedmiotu w trakcie badań.

5. Odległość między sąsiednimi odciskami powinna wynosić co najmniej 3 mm.

6. Jeżeli w przypadku tej samej próby otrzymano w różnych miejscach podejrzanie rozbieżne wyniki to może to wynikać z niejednorodności materiału. Należy wówczas wykonać kolejne powtórzenie.

7. Po wykonaniu pomiaru twardościomierz oczyścić i uporządkować stanowisko pomiarowe.

Wykonanie pomiaru twardości metodą Brinella

Przed wykonaniem ćwiczenia zapoznać się z informacjami teoretycznymi zawartymi we wstępie do wykonania ćwiczenia. Na rys. 10.2 przedstawiono schemat urządzenia do badania twardości materiałów metodą Brinella. Dokonać oględzin twardościomierza na stanowisku i zapoznać się z budową i nazewnictwem jego podstawowych części.

W celu wykonania pomiaru należy:

1/. Na talerzyk jarzma (9) nałożyć ciężarki (10) odpowiadające wymaganemu naciskowi z zależności 10.3.

2/. Sprawdzić czy w uchwycie 4 zamocowana jest kulka’ jeżeli nie zamocować odpowiednią kulkę,

3/. Położyć badane tworzywo na stoliku pomiarowym (zabronione jest wykonywanie pomiarów bez badanego elementu wciskając kulkę w stolik przyrządu).

4/. przez pokręcenie pokrętłem podnieść stolik tak, aby dotykał do kulki,

5/. Zamknąć zawór przepływowy (6)

6/. Pompować olej do cylindrów pompką ręczną (8). Dopływ oleju do cylindrów powoduje wzrost ciśnienia widocznego na manometrze (3). Żądane obciążenie widoczne jest na manometrze wyskalowanym w kG.

7/. Utrzymać obciążenie przez czas wymagany normą podany wcześniej zależnościami we wstępie.

8/. Po upływie wymaganego czasu obciążenia odkręcić powoli zawór przepływowy (6) spowoduje to przepływ oleju do zbiornika i zakończenie obciążania.

9/. Opuścić stolik i zdjąć próbę pamiętając, w którym miejscu znajduje się odcisk próby (nie należy korzystać z innych odcisków, gdyż mogły być wykonywane w innych warunkach),

10/. Dokonać pomiaru średnicy wgniecenia za pomocą lupy z podziałką według załączonego rys.10.3.

Rys.3. Pomiar średnicy odcisku za pomocą lupy

11/. Na podstawie dokonanego pomiaru średnicy wyznaczyć twardość materiału,

12/. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli 10. 1 a pod tabelą zamieścić wykonane obliczenia.

13/. Obliczoną twardość wybranych materiałów porównać z wartościami zamieszczonymi w tabeli 10 (znajdującą się na stanowisku) a następnie sformułować wnioski.

Metoda Rockwela

1. Schemat maszyny

Rys.4
Schemat twardościomierza Rockwella

1. dźwignia
2. obciążniki
3. wgłębnik
4. próbka
5. stolik przedmiotowy
6. śruba podnośna
7. zębatka (mechanizm podnoszenia dźwigni)
8. kółko podnoszenia
9. czujnik
10. zwalniacz
11. przegub
12. tłumik olejowy

2. Sposób pomiaru

Naciskając zwalniacz 10 powoduje się obrót dźwigni 1 wokół przegubu 11, wywołany działaniem na dźwignię obciążników 2. Powolny przyrost obciążenia uzyskuje się przez zastosowanie tłumika olejowego12. Twardość Rockwella wyznacza się na podstawie głębokości odcisku wykonanego w materiale przy dwustopniowym wciskaniu stożka diamentowego lub kulki stalowej. Dwustopniowość wciskania (rys. 2) polega na zastosowaniu dwu wartości obciążeń: wstępnego F0 i głównego Fj. Przy obciążeniu F0 wgłębnik zagłębia się na głębokość wstępna h0 w materiał. Głębokości tej odpowiada pierwsza linia odniesienia. W tym położeniu ustawia się czujnik na położenie zerowe; obciążenie wstępne 98 N jest realizowane przez ciężar samej dźwigni, bez obciążników. Następnie dodaje się obciążenie główne Ft (w sumie działa więc obciążenie całkowite). Wgłębnik zagłębia się w materiał na głębokość h. Ponieważ w tym położeniu w materiale występują odkształcenia zarówno trwałe, jak i sprężyste, wobec tego zdejmuje się obciążenie Fj,; wgłębnik obciążony tylko obciążeniem F0 uniesie się nieco pod wpływem odprężenia materiału; powstały odcisk jest więc już wynikiem odkształceń głównie plastycznych (druga linia odniesienia). Jako głębokość pomiarową do wyznaczania twardości Rockwella przyjmuje się wartość e', będącą odległością pomiędzy liniami odniesienia.

Rys. 5
Schemat wciskania wgłębnika Rockwella

Twardość Rockwella wg skali C (wgłębnik: stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym 120°, zakończony czaszą kulistą o promieniu 0,2 mm; obciążenia: F0 = 98 N, Fj = 1373 N) jest to wartość wyliczona wg wzoru

HRC = 100-e

w którym:
e = lnie odniesienia trwały przyrost głębokości odcisku wyrażony w jednostkach 0,002 mm
Dla skali B Rockwella (wgłębnik: kulka stalowa o średnicy 1/16" 1,59 mm; obciążenia: F=9,8 N, Fj = 883 N), wzór na twardość ma postać:

HRB = 130-e

Tak wyrażonej twardości na ogół nie oblicza się wg wzoru. Stonowane czujniki są wyskalowane bezpośrednio w jednostkach twardości (zwykle czarne oznaczenia podziałki odpowiadają skali C, czerwone skali B). Oprócz skal B i C stosuje się również skale A i F (rzadziej). Skala A charakteryzuje się obciążeniami: F0=98 N, F1 = 490 N; jako wgłębnik stosuje się stożek. Skala F polega na zastosowaniu obciążeń: F0=98 N, F1 = 490 N; wgłębnikiem jest kulka o średnicy 1/16".
Zakres stosowania poszczególnych skal jest następujący: skalę C stosuje się do pomiaru twardości stali węglowych i stopowych w stanie zahartowanym i ulepszonym cieplnie (zakres 20÷67 HRC); skalę B do pomiaru twardości stali węglowych i stopowych w stanie zmiękczonym lub normalizowanym oraz stopów metali nieżelaznych (zakres 35÷100 HRB); skalę A jak skalę C (60÷90 HRA), skalę F jak skalę B(60÷100 HRF).
Grubość badanego materiału w miejscu badanym z użyciem wszystkich skal powinna wynosić co najmniej g=10e', Przykładowo dla HRC = 20 odpowiadającą tej twardości głębokość można obliczyć przekształcając wzór na twardość

HRC=100 e, czyli e=100 HRC


g=10e'=2-0,02HRC
Stąd:
g = 2-0,02 20=l,6mm

Zależnie od rodzaju zastosowanego wgłębnika (stożek lub kulka) i zależnie od wielkości zastosowanego obciążenia rozróżnia się między innymi próby w skalach A, B, C, i F.
Tablica podaje warunki tych prób.

Symbol skali	Wgłębnik	Całkowite obciążenie	Podziałka
A	stożek	60	czarna
C	stożek	150	czarna
B	kulka 1/16"	100	czerwona
F	kulka 1/16"	60	czerwona

3. Zakres stosowania twardościomierza

Rys.6 Podziałka czujnika twardościomierza Rockwella

Za pomocą twardościomierza można mierzyć twardość metalowych przedmiotów w jednostkach skali A, B, C i F - Rockwella, ponieważ ślady (odciski), jakie próba twardości pozostawia na badanych przedmiotach, są bardzo małe, można zatem badać nie tylko próbki, lecz także gotowe wyroby bez obawy uszkodzenia.
Polskie normy zalecają, jako normalne, skalę C i B, a jedynie w wyjątkowych przypadkach - skale dodatkowe A i F.
Skalę C stosuje się do mierzenia twardości stali twardych zahartowanych, stali stopowych i innych stopów o twardości HRB > 100 w granicach HRC od 20 do 70 jednostek. Przy próbie wg skali C grubość g przedmiotu w badanym miejscu powinna być większa niż dziesięciokrotna głębokość odcisku h, czyli g > 10 h. Ponieważ skali C używa się w granicach od 20 do 70 jednostek, to głębokości odcisków obliczone z podanego wyżej drugiego wzoru, oraz minimalne grubości próbki wynoszą:

dla HRC = 20	h = 0,16 mm	g = 1,6 mm
dla HRC = 70	h = 0,06 mm	g = 0,6 mm

Skalę B stosuje się do mierzenia twardości miękkich stali węglowych, brązów, mosiądzów i innych stopów nieżelaznych o twardości HRB w granicach od 30 do 100 jednostek.
Również przy próbie wg skali B grubość g przedmiotu w badanym miejscu powinna być większa niż dziesięciokrotna głębokość odcisku h, czyli g > 10 h. Ponieważ skali B używa się w granicach od 30 do 100 jednostek, to głębokości odcisków, obliczone z podanego wyżej trzeciego wzoru, oraz minimalne grubości próbki wynoszą:

dla HRB = 30	h = 0,2 mm	g = 2,0 mm
dla HRB = 100	h = 0,06 mm	g = 0,6 mm

Skalę A stosuje się do:

• materiałów bardzo twardych o twardości HRC > 67, gdyż stosowanie w tym przypadku dużego obciążenia, przewidzianego dla skali C, może spowodować wykruszenie diamentu,

• materiałów cienkich (taśma, blacha itp.); których grubość jest mniejsza niż grubość minimalna, dla prób wg skali C; stosowanie bowiem w tym przypadku dużego obciążenia przewidzianego dla skali C powoduje ślad na spodzie próbki pod miejscem odcisku i błędny wynik pomiaru.

Skalę F stosuje się do metali miękkich o twardości HRB > 30 i do metali cienkich, których grubość jest mniejsza niż grubość minimalna przewidziana dla skali B.
Maksymalna wysokość przedmiotu badanego wynika z wymiarów korpusu twardościomierza i nie może być większa niż 100 lub 130 mm.
Dzięki urządzeniu dociskowemu można dociskając do stolika mocować:

• przedmioty długie jednym końcem,

• przedmioty cienkie, które na skutek małego ciężaru własnego nie przylegają dobrze do stolika.

Podczas podnoszenia przedmiotu na stoliku najpierw z przedmiotem zetknie się urządzenie dociskowe. Gdy sprężyna tego urządzenia zostanie ściśnięta siłą 30 do 40 Kg, to dopiero wtedy wgłębnik dotknie przedmiotu.
A więc wgłębnik nie jest narażony na nacisk przy mocowaniu przedmiotu. Dzięki dociskowi przedmiot zostaje przytrzymany, co wpływa korzystnie na dokładność pomiaru. Jeśli nie zamierza się używać urządzenia dociskowego, to odkręca się śrubki moletowane, zdejmuje się dociskacz i wykręca się kolumienki moletowane. Sprężyna śrubowa pozostaje na twardościomierzu.
Dzięki zastosowaniu stolika z wycięciem kątowym można unieruchomić i badać przedmioty walcowe.

Rys.7 Rodzaje wgłębników:
a) ze stożkiem diamentowym, b) z kulką stalową

4. przebieg ćwiczenia

Korbkę obraca się do położenia "a". Na szalkę nakłada się obciążnik z oznaczeniem np. 150 Kg. Na śrubę podnośną zakłada się stolik przedmiotowy a na nim umieszcza się próbkę , Zakłada się wgłębnik diamentowy i przymocowuje się go za pomocą wkrętu. Pokręcając kółkiem podnosi się śrubę podnośną , aż do zetknięcia się próbki z wgłębnikiem. Ruch ten wykonuje się tym wolniej, im bliżej wgłębnika znajduje się próbka; aby nie uszkodzić diamentu, przy dalszym powolnym pokręcaniu kółka wgłębnik wciska się w badana próbkę i podnosi się wraz z trzpieniem mierniczym i dźwignią . Przy podnoszeniu dźwignia początkowo opiera się o śrubę oporową , a następnie oddala się od niej. Pokręca się kółkiem tak długo, aż mała wskazówka zajmie pionowe położenie górne z dokładnością ± 5 działek.
Dźwignia zajmuje wtedy położenie poziome, a na wgłębnik i próbkę działa obciążenie wstępne 10 Kg, spowodowane ciężarem samej dźwigni .
Jeśli na skutek nieostrożności przy podnoszeniu stolika wskazówka duża przeszła znacznie poza pionowe położenie górne, to nie należy jej cofać do tego położenia, lecz rozpocząć pomiar twardości w innym miejscu próbki.
Jeśli wskazówka w pionowym położeniu górnym nie pokrywa kresy 100, to obraca się tarczę czujnika, aż kresa 100 znajdzie się dokładnie pod dużą wskazówką.
Naciska się zwalniacz . Wtedy korbka przechodzi z położenia "a" do "b", a szalka z obciążnikiem powoli opuszczają się i siadają na dźwigni .Na skutek tego zwiększa się obciążenie wgłębnika od 10 do 150 Kg. Ten przyrost obciążenia powoduje dalsze zagłębienie się wgłębnika w próbkę i zmianę wskazania czujnika w kierunku wskazań malejących.
Zmiany tej nie bierze się pod uwagę. Po zatrzymaniu się korbki w położeniu "b" odciąża się zaraz wgłębnik do 10 Kg przez obrócenie korbki od "b" do "a". Na skutek sprężystości próbki i samego twardościomierza wgłębnik podniesie się nieco, a duża wskazówka czujnika obróci się w kierunku wzrastających wskazań i zajmie nowe położenie. Położenie to jest względem kresy 100 przesunięte w kierunku malejących wskazań np. o 40 działek, czyli wskazówka wskazuje kresę 60. A więc twardość próbki wynosi 60 jednostek HRC.
Przez opuszczenie śruby zwalnia się i wyjmuje próbkę. Twardościomierz jest wtedy znowu gotowy do następnej próby.
Czas trwania próby wynosi 15 do 20 sekund.

 Wartości obciążeń dla stali C i B

Metoda Vickersa

1. schemat maszyny

Rys.8

Twardościomierz Vickersa

Rys.9. Schemat twardościomierza typ HPO-250:

1-włącznik sieciowy, 1a-włącznik obciążenia, 2-lampa projekcyjna, 3-tablica

przycisków obciążenia, 4-pokrętło regulacji czasu działania obciążenia, 5-kółko

ręczne, 5a-śruba podnośna, 6-stolik przedmiotowy, 7-urządzenie pomiarowe,

8-osłona dociskowa, 9-nakrętka do ustawiania ostrości widzenia powierzchni

badanej, 10-obiektyw, 11-oprawka wgłębnika, 12-dźwignia odciążająca

2. metoda pomiaru

W metodzie tej wgłębnikiem jest diamentowy ostrosłup o kącie dwuściennym 136º, który jest wciskany siłą 49,98,196,294,490,981 N. Liczbę twardości obliczamy jako stosunek siły nacisku F do pola powierzchni odcisku A (w mm²)

3. wzór
   Pomiaru d dokonuje się za pomocą mikroskopu obudowanego zwykle w aparat. Twardość Vickersa zapisuje się następująco: np. 1100HV
   Metoda ta nadaje się szczególnie do pomiaru bardzo twardych powierzchni np. hartowanych, nawęglanych, azotowanych lub metalizowanych dyfuzyjnie. Jej zaletą jest możliwość pomiaru twardości przedmiotów cienkich, pod małymi obciążeniami, jednak w tym przypadku błąd jest większy. Powierzchnia do pomiaru powinna być przygotowana bardzo dokładnie, szlifowana na najdrobniejszych papierkach, a nawet polerowania.

4. Zalety i wady

Zalety:
a ) duża porównywalność tej metody z metoda Brinella ( a do 300 jednostek
twardości HB są ze sobą zgodne; powyżej stosuje się zależność HB = 0,95 HV ),
b ) możność uzależnienia twardości HV od wytrzymałości na rozciąganie Rm,
c ) możność stosowania tej metody zarówno do materiałów miękkich, jak i bardzo twardych,
d ) małe głębokości odcisków,
e ) zmiana ustawienia nie wpływa na wynik pomiaru,
f ) dla dokładność odczytu przekątnych,
g )wynik pomiaru twardości przy zastosowaniu większych obciążeń nie zależy od zastosowanego obciążenia.

Wady:
a ) skomplikowana konstrukcja twardościomierza wymagającego bardzo fachowej
obsługi,
b ) mała wydajność pomiaru,
c ) niemożność pomiaru niektórych materiałów niejednorodnych,
d ) dość znaczny wpływ chropowatości na wynik pomiaru,
e ) większy koszt twardościomierza.

5. Przebieg ćwiczenia

Próbętwardości Vickersa należy przeprowadzićzgodnie z normąPN-EN ISO 6507-1 oraz niżej podanymi wskazówkami:

1. Na stempel tłocznika nakręcićoprawkęz wgłębnikiem diamentowym (11).

2. Sprawdzićpowiększenie obiektywu (10) umieszczonego na wahliwym ramieniu

wewnątrz osłony dociskowej (8). W zależności od zastosowanego obiektywu

uzyskany wynik pomiaru przekątnej odcisku mnoży sięprzez odpowiedni współczynnik.

Dla powiększenia 35x (oznaczenie obiektywu 5) stosuje sięwspółczynnik

2, dla powiększenia 70x (obiektyw 10) współczynnik 1 oraz dla powiększenia

140x (obiektyw 20) współczynnik 0,5.

3. W gniazdo śruby podnośnej (5a) włożyćstolik przedmiotowy (6) odpowiedni do

kształtu przedmiotu i jego wielkości Stolik winien zapewniać:

- prostopadłośćbadanej powierzchni do kierunku działania obciążenia,

- zamocowanie próbki bez odkształceńsprężystych i przesunięćpod wpływem

działania obciążenia.

4. Sprawdzićjakośćpowierzchni badanych próbek w miejscu pomiaru twardości.

Pomiar powinien byćwykonany na gładkiej i równej powierzchni z usuniętą

warstwątlenków i zanieczyszczeńoraz dokładnie odtłuszczonej. W razie potrzeby

szlifowaćręcznie stosując papiery ścierne o ziarnistości 100÷800. Takie przygotowanie

powierzchni powinno umożliwićdokładne wyznaczenie długości

przekątnej odcisku. Zalecane jest stosowanie zabiegu polerowania lub elektropolerowania,

aby zredukowaćdo minimum ewentualne zmiany twardości warstwy

powierzchniowej spowodowane np. nagrzaniem lub umocnieniem przez zgniot.

5. Za pomocąwtyczki podłączyćtwardościomierz do sieci i nacisnąćwłącznik sieciowy wówczas zaświeci sięlampa projekcyjna (2).

6. Na tablicy (3) wcisnąćprzycisk odpowiedni dla wymaganego obciążeni. Dźwignia

(12) musi znajdowaćsięw dolnym płożeniu.

7. Ustawićbadanąpróbkęna stoliku przedmiotowym, zwracając uwagęna dobre

przyleganie powierzchni oporowej stolika i próbki.

8. Kółkiem ręcznym (5) powoli obracaćw prawo, podnosząc przedmiot w pobliże

powierzchni czołowej osłony dociskowej (8), jednocześnie obserwując obraz na

matówce urządzenia pomiarowego (7). Po uzyskaniu dobrej ostrości widzenia

powierzchni badanej próbki, przestajemy obracaćkółkiem ręcznym. Przesuwając

próbkęna powierzchni stolika przedmiotowego należy wybraćmiejsce wykonania

odcisku. Po ostatecznym ustawieniu próbki, dociska sięosłonę(8) do próbki

przez ręczne obracanie nakrętki pierścieniowej (9). Obraz powierzchni próbki

musi byćostry.

9. Nacisnąćprzycisk (1a), wówczas następuje automatycznie odchylenie w bok

obiektywu (brak obrazu na matówce) i ustawienie wgłębnika (11) w pozycji roboczej,

a następnie stopniowe zwolnienie wybranego na tablicy (3) obciążenia. Dźwignia (12) podnosi sięw górne położenie. Czas podnoszenia winien

wynosić10÷15 s, lub dłużej zależnie od wymagań. Regulacjęprędkości obciążania

wgłębnika realizuje sięza pomocąpokrętła (4) - obracając w prawo zmniejszamy

czas działania obciążenia, a obracając w lewo zwiększamy.

10. Po upływie ustalonego czasu działania obciążenia, kiedy dźwignia odciążająca

(12) znajdzie sięw górnym płożeniu, zdjąćobciążenie wgłębnika przesuwając

energicznie dźwignię(12) w dolne położenie do oporu.

11. Zdjęcie obciążenia wgłębnika powoduje automatycznie obrócenie obiektywu

w położenie pomiarowe (wgłębnik odchyla sięna bok), a na ekranie pomiarowym

ukazuje sięobraz powierzchni z widocznym odciskiem.

12. Wykonaćpomiar długości przekątnych odcisku piramidki diamentowej. Podstawą

do określenia twardości Vickersa jest średnia arytmetyczna długości dwóch

przekątnych jednego odcisku. Z tego powodu głowica z matówkąjest obrotowa,

co umożliwia pomiar w każdym kierunku. Dokładnośćwykonania pomiaru długości

przekątnych odcisku za pomocąurządzenia pomiarowego (7) wynosi

0,001 mm. Skala pomiarowa jest trzystopniowa: duże działki skali na matówce

odpowiadają0,1 mm, mniejsze działki odpowiadają0,01 mm, a za pomocąśruby

mikrometrycznej osiąga siędokładnośćpomiaru 0,001mm,

Uwaga: uwzględnićwspółczynniki przeliczeniowe w zależności od zastosowanego

obiektywu.

ObliczyćtwardośćVickersa materiału w HV ze wzoru lub odczytaćz tablic

podanych w załączniku C. Przy pomiarach twardości na próbkach o powierzchniach

sferycznych lub walcowych, należy wprowadzićkorektęwyniku pomiaru

w sposób podany w załączniku B.

13. Obracając kółkiem ręcznym /5/ w lewo, opuścićstolik z badanym przedmiotem.

14. Przesunąćpróbkęw miejsce następnego odcisku. Odległośćmiędzy środkami

dwóch sąsiednich odcisków powinna być, co najmniej trzy razy większa od średniej

długości przekątnej odcisku. Odległośćmiędzy krawędziąpróbki a środkiem

odcisku powinna być, co najmniej 2,5 razy większa od średniej długości przekątnej

odcisku.

Inne metody badania twardości materiału

Badanie twardości młotkiem Poldi jest dynamiczne i polega na równoczesnym wgniataniu kulki stalowej ( najczęściej o średnicy 10 mm ) w materiał badany i płytkę wzorcową o twardości 202 HB.

Rys.1.3.Młotek Poldi.

Oznaczenia:

1 - uchwyt

2 - oprawka kulki

3 - płytka o wzorcowej twardości

4 - sworzeń

5 - sprężyna

6 - kulka

Stosowany jest wzór podobny do ( 5 ), czyli

H = 2Pdyn / D ( D - D2 - d2 ) ( 6 )

gdzie:

Pdyn - siła uderzenia

Wskaźnikiem 1 oznacza się wielkości dotyczące próbki wzorcowej i wskaźnikiem 2 wielkości badanego przedmiotu. Dla rozpatrywanego młotka mamy:

D1 = D2 = D

P1 dyn = P2 dyn = Pdyn

czyli:

H1 = 2 Pdyn / D ( D - D2 - d12 ) ( 7a )

H2 = 2 Pdyn / D ( D - D2 - d22 ) ( 7b )

Po przekształceniu będzie:

H2 = H1 ( D - D2 - d12 ) / ( D - D2 - d22 ) ( 8a )

Podstawiając D = 10 mm, wówczas:

H2 = H1 ( 10 - 100 - d12 ) / ( 10 - 100 - d12 ) ( 8b )

Stąd wielkość stała:

( 10 - 100 - d12 ) / ( 10 - 100 - d12 ) = k ( 9 )

czyli dla:

d1 = dw = średnicy dotyczącej próbki wzorcowej

d2 = d = średnicy dotyczącej badanego przedmiotu

H2 = k H1 ( 10a )

lub w skali Brinella:

HB2 k HB1 ( 10b )

Metoda Poldi nadaje się do szybkich porównawczych pomiarów twardości. Do pełnego wyposażenia należy również młotek o masie 0,5 kg, który służy do uderzeń w sworzeń 4. Ważne są również płytki wzorcowe. Młotek Poldi jest typowym, dynamicznym urządzeniem przenośnym do pomiaru twardości. Metoda ta jest mało dokładna i mimo prób zwiększenia jej dokładności nie zapewnia ona wiarygodnych wyników. Ponadto ze względu na szybkie zużywanie się płytki wzorcowej i ich duży koszt, metoda ta jest bardzo nieekonomiczna i możliwość szerszego stosowania jest bardzo problematyczna. Takie wyznaczanie dynamicznej twardości jest bardzo dogodne przy badaniu metali w temperaturach podwyższonych, gdyż dzięki bardzo krótkiemu stykowi kulki z badanym przedmiotem otrzymany odcisk odpowiada rzeczywiście twardości w temperaturze podwyższonej. Metoda dynamicznego wciskania kulki ma również zastosowanie do pomiarów twardości dużych przedmiotów, których twardości nie można mierzyć sposobami statycznymi wciskania wgłębnika.

III. Przebieg ćwiczenia.

Uchwyt młotka Poldi'ego ustawić prostopadle do badanej powierzchni próbki nr 1 lub 2 w części a. Następnie uderzając zwykłym młotkiem o masie ok. 0,5 kg w sworzeń 4 ( rys.) uzyskuje się trwałe odkształcenia w postaci odcisków kulki 6 na płytce wzorcowej twardości 3 i badanej powierzchni. Dane i wyniki wpisać do protokółu pomiarów. Należy określić twardość dla trzech miejsc.

Tablica 1.

Wielkości współczynnika n w zależności od rodzaju

materiału i zakresu twardości.

Przebieg ćwiczenia.

- położyć badaną próbkę na stoliku przedmiotowym twardościomierza.

- zakręcić zaworek spustowy

- przez obrót pokrętła śruby twardościomierza podnieść stolik z próbką tak by próbka została dociśnięta do wgłębnika.

- poruszając w górę i w dół dzwignią pompować olej aż do osiągnięcia wymaganej siły nacisku wgłębnika na próbkę. Osiągnięcie tej siły sygnalizowane jest przez podniesienie w górę jarzma

-odczekać 10 do 15 s nie dopuszczając do opadnięcia jarzma ( w razie potrzeby delikatnie pompować olej ).

- odkręcić powoli zawór spustowy i po spadku siły obciążającej do zera opuścić stolik i zdjąć próbkę.

- za pomocą lupy zmierzyć średnicę odcisku w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach i obliczyć wartość średnią.

- w normie do pomiaru twardości metodą Brinella odszukać tabelę twardości w skali Brinella dla obciążenia takich jakie zostało zastosowane podczas próby. Odczytać wartość twardości w odpowiadającą średniej wartości średnicy wykonanego odcisku i zanotować.

-wykonać co najmniej trzy pomiary

Bibliografia:

1. www.wikipedia.pl

2. www.kim.pollub.pl

3. www.keit.ovh.org

4. www.zslit.tuchola.pl

5. www.zszjanow.ddl2.pl

19