Politechnika Białostocka

Wydział Elektryczny

SRAWOZDANIE Z ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Mechanika techniczna

Ćwiczenie numer: 4

Temat: Próby twardości

Rodzaj studiów: dzienne,

Kierunek studiów: Energetyka

Semestr: Grupa laboratoryjna:

Prowadzący ćwiczenia:

OCENA

..……………

(Data wykonania ćwiczenia)

............................................

(Data i podpis prowadzącego)

1.Celem ćwiczenia:

Zapoznanie się z metodami pomiarów twardości, typami twardościomierzy i ich obsługą oraz opanowanie techniki pomiarowej.

2.Wiadomości ogólne

Twardość ciała określamy miarą oporu, jaki stawia ono w czasie wciskania weń wgłębnika. Są różne metody pomiaru twardości. Najbardziej powszechne to metody statyczne: Brinella, Rockwella, Vickersa, z metod dynamicznych - metoda Poldi.

2.1 Metoda Brinella

Próba twardości według tej metody objęta jest normą PN-74/H-04350. Polega ona na wciskaniu pod obciążeniem F wgłębnika, w postaci hartowanej kulki stalowej o średnicy-D, w powierzchnię badanego materiału, w czasie t. Średnica odcisku kuli d, jako średnia z dwóch pomiarów w kierunkach wzajemnie prostopadłych, służy do obliczania pola po-wierzchni czaszy. Twardość według Brinella jest to stosunek siły obciążającej do pola powierzchni czaszy odcisku

HB – twardość według Brinella,

F – siła obciążająca,

S_cz – pole powierzchni czaszy.

1 - próbka, 2 - stolik, 3 - wgłębnik, 4 - zawór cylindra, 5 - pompka, 6 - zbiornik oleju,7 - cylinder,

8 - tłok, 9 - manometr, 10 - tłoczek podnoszący obciążenie 11

2.2 Metoda Rockwella

opiera się na pomiarze głębokości odcisku wykonanego przez wciśnięcie stożka diamentowego w powierzchnię badanego materiału; stożek o kącie wierzchołkowym 120° ma wierzchołek zaokrąglony promieniem r = . Dla materiałów miękkich stosuje się zamiast stożka kulki stalowe o średnicach ½, ¼, 1/8, 1/16 cala. Pomiaru twardości dokonuje się mierząc głębokość odcisków, stosując umowne skale twardości.

Miarą twardości Rockwella jest głębokość na jaką zagłębi się wgłębnik w sposób trwały i określa się wzorem

K- stała umowna zależna od rodzaju wgłębnika, która dla stożka wynosi dla kulki 130,

0,002 - mm jednostkowa głębokość; dlatego czujnik w aparacie Rockwella zaopatrzony

jest w dwie skale przesunięte względem siebie o 30 działek,

h_tr - trwałe zagłębienie wgłębnika po przyłożeniu i zdjęciu obciążenia głównego

I - położenie wgłębnika po obciążeniu wstępnym, II - położenie wgłębnika po obciążeniu całkowitym, III – położenie wgłębnika po zdjęciu obciążenia głównego.

1 - stolik, 2 - próbka, 3 - wgłębnik, 4 - uchwyt wgłębnika, 5 - czujnik, 6 - przegub dźwigni, 7 -dźwignia, 8 - amortyzator olejowy, 9 - ciężarki, 10 - urządzenie do podnoszenia dźwigni, 11- pokrętło do podnoszenia stolika 7.

2.3 Metoda Vickersa

Próba twardości według metody Vickersa objęta jest normą PN-EN ISO 6507-1. Pomiar twardości tą metodą polega na wciskaniu wgłębnika w kształcie ostrosłupa o podstawie kwadratowej w powierzchnię badanego ciała. Twardość według metody Vickersa określamy, analogicznie jak w metodzie Brinella, obliczając stosunek siły wciskającej wgłębnik w tworzywo badane do pola powierzchni bocznej odcisku

F-siła wciskająca wgłębnik,

S_b - powierzchni bocznej odcisku.

Pole powierzchni bocznej odcisku obliczamy ze wzoru:

Schemat twardościomierza Vickersa :1 - przycisk znormalizowanych

obciążeń, 2 — próbka, 3 - stolik, 4 - pokrętło do podnoszenia stolika, 5 - mikroskop, 6 - oświetlenie, 7 - przycisk obciążenia próbki, 8 - amortyzator, 9 - wgłębnik diamentowy, 10 - obiektyw, 11 – dźwignia.

3. Obliczenia oraz zestawienie wyników.

->Metoda Brinella

Dane d=5mm ;D=10mm ;F=30000N

-> Metoda Rockwella

Pomiary metodą Rockwella zostały przeprowadzone na nowszej maszynie, która od razu pokazała jaka jest wartość HRC

HRC=59

-> Metoda Vickersa

Dane P=30 kg ; d=0.655mm

$HV \approx 0,1891\frac{F}{d^{2}} = 0,1891*\frac{300}{{0,000283}^{2}} = 708\frac{\text{MN}}{m^{2}}$

$HV \approx 0,1891\frac{F}{d^{2}} = 0,1891*\frac{300}{{0,000273}^{2}} = 761\frac{\text{MN}}{m^{2}}$

4.Wnioski:

1.Pomiary metodą Vickersa i Rockwella zostały przeprowadzone 2 razy przez co możemy je uznac za bardziej dokładne od pomiarów metodą Brinella.

2. Jeżeli grubość przedmiotu jest zbyt mała, to należy zmniejszyć obciążenie. Aby stosunek średnicy odcisku do średnicy kulki był właściwy.

3.W przypadku pomiarów metodą Rockwella nie musieliśmy dokonywać żadnych obliczeń, gdyż wartości zostały podane cyfrowo na wyświetlaczu.

4.W metodzie Rockwella sami dobraliśmy siłę nacisku, oraz czas.