Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Zamościu |
|||
Laboratorium Inżynieria Materiałowa |
Temat ćwiczenia: Pomiar twardości metodą Vickersa . |
||
Semestr: II |
Wykonał: Daniel Kula |
Data: |
Ocena: |
1.Cel ćwiczenia
Podstawowym celem ćwiczenia jest zapoznanie się z doświadczalną metodą pomiaru
twardości metodą Vickersa. Dokładne zapoznanie się z twardościomierzem ułatwi przyszłej
kadrze przemysłu wykonywanie samodzielnych pomiarów twardości i ocenę wyników prób
możliwości odkształceń warstwy wierzchniej realizowanych przez kontrolę techniczną.
Badanie odkształceń zewnętrznej warstwy części metalowych umożliwia określenie
rzeczywistych możliwości przenoszenia obciążeń przez materiał.
Jedną z podstawowych własności materiałów jest twardość. Dopuszczalne naciski
powierzchniowe, trwałość maszyn i urządzeń zależy głównie od twardości. Twardość jest
miarą odporności materiałów przeciw odkształceniom trwałym, powstającym wskutek
wciskania wgłębnika .
2.Wstęp teoretyczny
Badanie twardości metodą Vickersa określone jest normą PN - 74 / H - 43360. Wciskamy wgłębnik w kształcie ostrosłupa o kącie wierzchołkowym 136o 0,5o i o podstawie kwadratowej w powierzchnię badanego ciała. Robocza część wgłębnika i badana powierzchnia powinny być w czasie pomiarów suche i odtłuszczone.
Metodą tą można dokonywać pomiarów dowolnym obciążeniem, szczególnie w zakresie małych obciążeń, zmierzona twardość zależy od działającej siły . Ze względów praktycznych pomiaru twardości metodą Vickersa dokonuje się przy ustalonych siłach.
Domyślna wartość to 30 kg * 9.81 N
Siły obciążające jakie się stosuje to :
-1 kg
-2 kg
-2.5 kg
-3.5 kg
-10 kg
-20 kg
-30 kg
-50 kg .
Wgłębnik diamentowy
Powinien mieć kształt foremnego ostrosłupa. Kąt między przeciwległymi ścianami ostrosłupa powinien wynosić 136 st. i został tak dobrany, aby dla tych samych materiałów liczby twardości Brinella i Vickersa były jednakowe. W rzeczywistości relacje między HB i HV różnią się nieco. Na ogół do twardości 300Kg/mm2 wartości HV są o 5 jednostek większe od wartości HB .
Próbki
Powierzchnia badanej próbki w miejscu pomiaru twardości powinna być płaska i gładka, oczyszczona ze zgorzeliny, smaru itp. Chropowatość powierzchni próbek nie powinna przekraczać Ra<= 5(m.
Kształt próbki może być dowolny pod warunkiem zastosowania do pomiarów odpowiedniego stolika zapewniającego:
- prostopadłość powierzchni pomiarowej do kierunku działania siły obciążającej
- położenie próbki bez odkształceń sprężystych i przesunięć pod wpływem działania obciążenia.
Grubość próbki powinna być co najmniej 1,5d.
Czas działania obciążenia jest liczony od momentu osiągnięcia całkowitej siły F obciążającej wgłębnik powinien wynosić od 10 do 15s. Do obliczania twardości Vickersa należy przyjąć średnią
arytmetyczną wartość długości przekątnych jednego odcisku .
Twardość Vickersa obliczamy ze wzoru:
HV=P/S=0,1891*F/d2 [Mpa]
3.Przebieg ćwiczenia
Pomiar realizuje się następująco. Jednym z przycisków twardościomierza ustala się wartość siły nacisku na wgłębnik i włącza oświetlenie. Badaną próbkę kładziemy na stoliku i obracając nakrętką podnosimy przedmiot w górę aż do uzyskania na matówce wyraźnego obrazu powierzchni próbki. Następnie przyciskiem włączamy obciążenie i równocześnie powodujemy na skutek zadziałania elektromagnesów przesunięcie wgłębnika na miejsce obiektywu 10 w pozycję pionową. Dzięki amortyzatorowi hydraulicznemu wgłębnik diamentowy zostaje powoli wciskany w badaną powierzchnię, a dźwignia podnosi się w górę. Po dojściu dźwigni do położenia górnego na próbkę działa pewna siła i wówczas zaczynamy liczyć czas obciążenia. Po odczekaniu właściwego czasu, naciskamy dźwignię w dół do zadziałania zapadki. Wówczas obciążenie zostaje zdjęte, obiektyw 10 wraca do pozycji pionowej, a na matówce ukazuje się odcisk w postaci kwadratu. Na matówce jest naniesiona skala, której największa działka przy powiększeniu 70 - krotnym oznacza 0,1 [mm], a małe działki 0,01 [mm]. Działka na śrubie mikrometrycznej odpowiada 0,001 [mm]. Przy powiększeniu 140 - krotnym, pomiaru dokonujemy w tej samej skali natomiast wynik dzielimy przez dwa. Pomiar powtarzamy trzykrotnie dla każdej z trzech próbek. Na podstawie wartości średniej przekątnej kwadratu oblicza się twardość Vickersa. .
4.Wnioski
Metoda Vickersa stanowi udoskonalenie dwóch wyżej opisanych metod pomiaru twardości. Nie ma tu już problemu z kształtem odcisków, a to dzięki zastosowaniu wgłębnika diamentowego w kształcie piramidy. Dzięki temu też można mierzyć materiały wszelkiej twardości, a
twardość obliczana analogicznie jak w metodzie Brinella nie zależy od zastosowanego nacisku. Wadą tej metody jest to że odciski są bardzo małe i nie można jej stosować do materiałów niejednorodnych - jednakże odciski te nie niszczą powierzchni badanej.