Bez nazwy5

64

64

Rys 5 3. Podobieńslwo geometryczne odcisków Brinella wykonanych kulkami o różnych średnicach

zmiennej twardości pozwala na ustalenie siły F nie dla jednego materiału, lecz dla pewnej ich klasy (tabl. 5.2 i 5.3).

Po wykonaniu prób twardości kulkami o różnych średnicach D\ i £>₂ oraz odpowiednio dobranymi siłami F\ = KD² i F₂ = KD₂ przy stałym współczynniku K na przedmiocie o stałej twardości uzyskamy (rys. 5.3) odciski kulek geometrycznie podobne. Wynika to ze związku (5.12). Dla stałych wartości współczynnika obciążenia K i twardości HB kąt wgniatania ę>jest stały. Zachowanie podobieństwa geometrycznego odcisków pozwala porównywać wyniki prób wykonanych kulkami o różnych średnicach. Konieczne jest jednak stosowanie odpowiednich sił obciążających, wyznaczonych ze wzoru (5.11) z zachowaniem stałej wartości współczynnika obciążenia K. W wyniku zastosowania różnych współczynników obciążenia wyznaczone wartości twardości HB nie są równe.

Porównywalność wyników została zapewniona przez zachowanie podobieństwa geometrycznego odcisków. Nie gwarantuje to niestety pełnego podobieństwa prób. Naruszenie podobieństwa fizycznego wiąże się między innymi z faktem, iż podczas wgniatania kulki w metal wraz ze zwiększającym się odkształceniem materiału zwiększa się jego utwardzenie, stąd dla kulek o różnych średnicach mimo zachowania podobieństwa geometrycznego prób (<p = const) otrzymuje się różne głębokości odcisków, a więc i różne utwardzenie materiału. Powoduje to różnice w twardości wyznaczonej przy użyciu kulek o różnych średnicach, mimo że pomiary wykonywano przy stałym współczynniku obciążenia. Ponadto wskutek różnej skłonności poszczególnych metali i ich stopów do utwardzenia, pomimo stosowania odpowiednich współczynników obciążenia gwarantujących podobieństwo geometryczne prób, nie można porównywać otrzymanych wyników między sobą. Porównywalność twardości Brinella w tych przypadkach ma tylko znaczenie umowne.

Według polskiej normy [1] twardość Brinella wyraża się w zapisie liczbą składającą się z trzech cyfr znaczących i występującego po niej oznaczenia twardości Brinella (HB, HBS lub HBW), uzupełnionego dalszymi liczbami w przypadku przeprowadzania próby w niestandardowych warunkach. Tak więc twardość większą niż 100 jednostek Brinella podaje się z dokładnością do I jednostki, od 10 do 100 jednostek Brinella - z dokładnością do 0,1 jednostki, a twardość poniżej 10 jednostek - z dokładnością do 0,01 jednostki.

Ze względu na zależność wyniku próby od warunków jej przeprowadzenia należy zaznaczać przy symbolu twardości warunki, w jakich przeprowadzono próbę. Symbol jednostki twardości Brinella uzupełnia się [1] liczbami oznaczającymi: średnicę kulki, wartość stosowanego obciążenia i czas działania obciążenia, gdy średnica jest inna niż 10 mm, obciążenie inne niż 3000 kG (29420 N) i czas działania obciążenia inny niż 10+15 s.

Przykładowe oznaczenia twardości są następujące:

a)    185 HB - oznaczenie twardości odpowiadającej średnicy odcisku d - 4,42 mm, zmierzonej w warunkach standardowych, tj. za pomocą kulki o średnicy D = 10 mm, przy obciążeniu F = 3000 kG (29420 N) w ciągu 10+15 s;

b)    185 HB 5/750/20 - oznaczenie twardości odpowiadającej średnicy odcisku d = 2,21 mm, zmierzonej w innych niż standardowe warunkach, tj. za pomocą kulki o średnicy D = 5 mm, przy obciążeniu F = 750 kG (7555 N) w ciągu 20 s;

c)    601 HBW 1/30/20 - oznaczenie twardości odpowiadającej średnicy odcisku d = 0,25 mm, uzyskanego za pomocą kulki z węglików spiekanych o średnicy D = 1 mm, przy obciążeniu F = 30 kG (294,2 N) w ciągu 20 s;

d)    350 HBS 5/750 - oznaczenie twardości odpowiadającej średnicy odcisku d= 1,63 mm, uzyskanego za pomocą kulki stalowej o średnicy D = 5 mm, przy obciążeniu F-750 kG (7355 N) w ciągu 10+15 s.

W zagranicznej literaturze technicznej dość często zapisuje się po symbolu HB tylko wartość współczynnika obciążenia K. Zapis ten jest krótszy od proponowanego przez polską normę, jednocześnie uwzględnia porównywalność wyników prób twardości wykonywanych różnymi kulkami, np. zapis 185 HB 30 obejmuje (przy stosowaniu tego samego czasu obciążenia) następujące przypadki: 185 HB, 185 HB 5/750, 185 HB 2,5/187,5, 185 HB 2/120, 185 HB 1/30.

Zgodnie z zasadą Saint-Venanta w przedmiocie obciążonym siłą skupioną naprężenia maleją w miarę wzrostu odległości od miejsca przyłożenia siły. W otoczeniu kulki naprężenia przekraczają granicę sprężystości, w wyniku czego powstają odkształcenia trwałe. Z tego powodu należało ustalić minimalną grubość badanego przedmiotu, dla której naprężenia w miejscu zetknięcia się przedmiotu ze stolikiem twardośćiomierza nie będą wpływały na zniekształcenia odcisku, oraz określić minimalne odstępy między odciskami oraz minimalną odległość odcisku od krawędzi badanego przedmiotu.

Według polskiej normy [1] grubość próbki powinna być co najmniej 8 razy większa niż głębokość odcisku h dana wzorem (5.5). Ze wzorów (5.1) i (5.3) ma-

.^y

h = -

nDHB

(5.14)