Badanie własności mechanicznych metali - próby twardości, badanie twardo�ci metali

SPRAWOZDANIE Z WICZENIA

W LABORATORIUM

WYTRZYMAOCI MATERIA�W

Temat : Badanie wasnoci mechanicznych metali - pr�by twardoci

Cel wiczenia :

Celem wiczenia jest zapoznanie si z sposobami pomiaru twardoci i aparatur do pomiaru twardoci metodami Brinella , Rockwella i Vickersa .

Wiadomoci wstpne :

Og�lnie twardo moemy zdefiniowa jako miar oporu jakie stawia ciao w czasie wciskania we drugiego ciaa , lub te jako odporno materiau na trwae odksztacenia powstajce w czasie wciskania w ten materia wgbnika .

Pr�ba twardoci jest bardzo szeroko stosowana ze wzgldu na atwo wykonania pr�by i jej przydatno . Wykonywana ona bdzie wszdzie tam gdzie przenoszone s naciski . Dwa elementy niedobrane do siebie twardoci mog szybko zdefektowa a nawet wrcz uniemoliwi dziaanie ukadu .

Pomiar twardoci mona przeprowadzi kilkunastoma sposobami , spor�d kt�rych uyte zostay w wiczeniu trzy :

a) Metoda Brinella PN - 91 / H - 04350

b) Metoda Vickersa PN - 91 / H - 04355

c) Metoda Rockwella PN - 91 / H - 04360

Pomiar twardoci :

a) Metod Brinella

Metoda ta wykorzystuje wgbnik bdcy kulk o pewnej rednicy . Twardo wg. tej metody jest to stosunek siy obciajcej wgbnik i dziaajcej prostopadle do powierzchni badanego materiau , do pola powierzchni odcisku powstaego w wyniku dziaania teje siy . Dla okrelenia warunk�w pr�by

naley poda rednic kulki , si obciajc , i czas dziaania tej siy . Twardo zmierzon metod Brinella oznacza si jako HB .

gdzie P- sia obciajca

F= D(D- D2-d2 )

gdzie : D - rednica kulki

d - rednica odcisku

b) Metod Vickersa :

Metoda ta r�ni si od poprzedniej rodzajem wgbnika i sposobem pomiaru odcisku . Wgbnikiem w tym wypadku jest ostrosup diamentowy o podstawie kwadratowej i kcie wierzchokowym 136o. Twardo wg. tej metody to stosunek siy do powierzchni odcisku i oznaczamy j jako HV .

gdzie:

F=2sin(a/2)

c) Metod Rockwella :

Pr�ba twardoci wg. Rockwella r�ni si od dw�ch poprzednich zar�wno wgbnikami jak i sposobem przyoenia obcienia .

Wgbnikami s tu kulka o rednicy 1/16 cala i stoek .

Obcienie jest zadawane dwustopniowo . Najpierw przykadane jest obcienie wstpne o dopiero potem przykadane jest obcienie zasadnicze .Po chwili jest ono zwalniane . Zalet tej metody jest bezporednie odczytanie twardoci na skali

miernika .

Wyniki pomiar�w :

a) Metoda Brinella :

Pytka wzorcowa HB10/1000/30 =107

-pytka stalowa

kulka 10 mm , obcienie 3000 kG , czas dziaania 15 s

Lp.	d₁	d₂	d₃	HB r
1	5.19	5.18	5.20
HB	132	132	131	131.66

-pytka aluminiowa

kulka 10 mm , obcienie 1000 kG , czas dziaania 30 s .

Lp.	d₁	d₂	d₃	HB œr
1	4.8	4.93	5
HB	51.9	49	47.5	49.46

b) Metoda Vickersa :

- stal SW9

Lp.

b₁

[mm]

b₂

[mm]

b₃

[mm]

b r

[mm]

HV r

0.77

0.46

0.57

0.6

93.8

263

171.2

176

c) Metoda Rockwella :

- dla stali SW18

HRC₁	HRC₂	HRC₃	HRC œr
56	54	54	54.66

- dla stali wglowej

HRC₁	HRC₂	HRC₃	HRC œr
75	72	74	73.66

Analiza bdu :

a) Warto rednia twardoci obliczona zostaa wg. zalenoci :

0x01 graphic

gdzie :

i = 1,2,...,n

n - liczba pomiar�w .

b) Obliczam odchylenie standardowe wynik�w pomiar�w :

pytka stalowa S_n = 0.471

pytka aluminiowa S_n = 1.646

stal SW9 S_n = 69.159

stal SW18 S_n = 0.943

stal wglowa S_n = 1.247

c) Obliczam przedzia ufnoci , dla wartoci redniej wynik�w pomiar�w dla poziomu istotnoci = 0.05 , korzystajc z zalenoci :

HB - poszczeg�lne wartoci twardoci

Analogicznie tworzymy wzory dla pozostaych rodzaj�w twardoci .

Kwantyl rozkadu t - Studenta odczytany z tablicy jest taki sam dla wszystkich materia�w i wynosi :

t = 4.303

d) Ostatecznie przedziay ufnoci maj nastpujc posta :

pytka stalowa 130.23 < HB < 133.09

pytka aluminiowa 44.46 < HB < 54.46

stal SW9 0 < HRC < 386.49

stal SW18 51.79 < HRC < 57.53

stal wglowa 69.87 < HV < 77.45

Wnioski :

Miary twardoci zostay odczytane z tablic doczonych do kadego przyrzdu . Pomiar metod Brinella moe by ,ze wzgldu na due odciski , przeprowadzany dla materia�w niejednorodnych duych i o niezbyt duej twardoci .

Metoda Vickersa jest najdokadniejsz metod , dziki dokadnemu pomiarowi przektnych odcisku . Niestety przez to , e odcisk ma niewielk powierzchni , mona t metod bada tylko materiay jednorodne . Uzyskany w wiczeniu rozrzut wynik�w m�g by spowodowany wanie niejednorodnoci .

Metoda Rockwella posiada jako zalet du szybko wykonywania pomiaru i duy przedzia badanych twardoci .

Pomiary obarczone s naturalnie pewnym bdem wynikajcym ze zuycia maszyn , dokadnoci pomiaru odcisk�w , dokadnoci pomiaru czasu przeprowadzenia pr�by , oraz w przypadku metod Vickersa i Rockwella niejednorodnoci materiau .