Sprawozdanie z Wytrzymałości Materiałów

Forma zajęć: LABORATORIUM

Studia stacjonarne, pierwszego stopnia.

Kierunek studiów: MECHATRONIKA

Kod przedmiotu: Ms1-21-III

Semestr III, Grupa 1

Imię i Nazwisko: Przemysław Kasprowicz, Gowik Mariusz

Temat: Pomiar twardości metodą Brinella

1. Cel Ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z badaniem twardości materiału metodą Brinella. Badając materiał pod tym względem tego parametru można zaobserwować właściwości warstwy wierzchniej badanego materiału.

1. Podstawy Teoretyczne:

Definicja twardości: Twardością nazywamy cechę ciał stałych mówiącą o odporności ciała na działanie sił skupionych. Skutkiem działania owych sił mogą być odkształcenia na powierzchni, zarysowanie powierzchni lub zgniecenie. Metody pomiaru twardości materiałów można podzielić na 3 grupy, a mianowicie:

• Badania w których w materiał badany jest wciskany próbnik zwany wgłębnikiem wykonany z twardszego materiału.

(metoda: Rockwella, Brinella)

• Badania w których materiał badany jest rysowany.

(metoda: Mohsa, sklerometr)

• Badania w których mierzymy stratę energii przy odbijaniu się bijaka od powierzchni badanego materiału.

(metoda: Leeba, skleroskop)

1. Opis metody badawczej:

Procedura pomiarowa polega na wciskaniu w badany materiał kulki wykonanej z twardego materiału pod obciążeniem sił działających prostopadle do powierzchni próbki. Po tej procedurze mierzy się średnicę odcisku jaki zostawiła wciskana kulka. Miarą twardości jest stosunek nacisku F do pola powierzchni odcisku. Twardość podana jest wzorem (1).

$HB = \frac{F}{S}$ (1)

Aby obliczyć twardość materiału należy skorzystać z wzoru (2) podanego poniżej:

$HB = \frac{0,102*2F}{\pi*\left( D - \sqrt{D^{2} - d^{2}} \right)}$ (2)

Gdzie:

d = średnica odcisku

D = średnica wciskanej kulki

Za średnicę wciskanej kulki przyjmuje się: 10, 5 lub 2,5 mm.

Siłę nacisku należy obliczyć z wzoru (3):

F = n * D (3)

Gdzie:

n = współczynnik z norm

D = średnica wciskanej kulki

1. Obliczenia i wyniki pomiarów:

Korzystając z wzoru (2) otrzymano wyniki i zamieszczono je w tabeli „Pomiar twardości metodą Brinella”

1. Analiza błędów:

Pierwszym narzędziem do oceniania błędów pomiarowych jest uśrednienie wyników pomiarów. Uśrednione wyniki pomiarów twardości przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1: Uśrednione wyniki pomiarów twardości materiałów.

Drugim narzędziem do oceny błędów pomiarowych jest odchylenie standardowe którego wyniki przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2: Wyniki odchyleń standardowych dla pomiarów.

1. Wnioski:

Metoda opisywana w ćwiczeniu czyli metoda Brinella.

Pozwala na badanie twardości materiału, ale posiada wady takie jak:

• Niszczy próbkę podczas badania

• Jest to metoda inwazyjna

• Nie można tą metodą badać próbek o bardzo małych rozmiarach.

• Nie można jej używać w badaniach materiałów bardzo twardych.

• Wymiary i wartości potrzebne do obliczeń trudno zmierzyć po badaniu.