Лабораторная работа №1




Скачати 103.23 Kb.
НазваЛабораторная работа №1
Дата конвертації06.11.2013
Розмір103.23 Kb.
ТипЛабораторная работа
mir.zavantag.com > Математика > Лабораторная работа
Лабораторная работа № 1

Определение твердости металлов и сплавов

  1. Цель работы

  1. Изучить сущность наиболее распространенных методов определения твердости материалов.

  2. Научиться определять твердость материала по методам Бриннеля, Роквелла, Польди.

  1. Основные методические и теоретические положения.

Твердость имеет большое значение для прогнозирования износостойкости рабочих поверхностей деталей. Как правило, более твердая деталь изнашивается с меньшей скоростью. Поэтому в сопряжениях большую твердость имеют поверхности более дорогих или дефицитных деталей. Существует большое ко­личество методов определения твердости, каждый из которых является опти­мальным для определенных материалов или целей. Поэтому правильный выбор метода определения твердости будет наиболее полно раскрывать физическую сущность процессов, происходящих при контактном взаимодействии рабочих поверхностей деталей.

Твердость - это свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела определенной формы и размеров, без остаточной деформации.

Широкое распространение испытаний материалов на твердость объясняется еще и тем, что при этих испытаниях не требуется изготовления специальных образцов; методика испытаний весьма проста и может осуществляться непосредственно на готовой детали без ее разрушения. В большинстве случаев при определении твердости, производят вдавливание в испытуемый материал индентора, изготовленного из значительно более твердого материала, чем испытуемый. О величине твердости судят либо по глубине проникновения индентора (твердость по Роквеллу), либо по величине отпечатка от вдавливания индентора при соответствующей нагрузке (твердость по Бринеллю и Польди, Виккерсу, микротвердость). Во всех случаях при вдавливании индентора происходит пластическая деформация испытуемого материала под индентором. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем на меньшую глубину проникает индентор и тем выше твердость. Таким образом, твердость при испытаниях методами вдавливания характеризует сопротивление металла пластическим деформациям, т.е. по существу определяются те же механические свойства материала, которые определяются при испытаниях на растяжение, но в новых условиях напряженного состояния.

Наиболее широко применяются следующие методы определения твердости: Бринелля, Роквелла и Польди.

По методу Бринелля твердость определяется на приборе типа ТШ-2 (рис. 3.3).

Испытуемая деталь (образец) устанавливается на предметный столик, ко­торый затем при вращении штурвала по часовой стрелке поднимается до установленного контакта с закрепленным в наконечнике стальным закаленным шариком (индентором) и создания предварительной нагрузки, обеспечивающей в дальнейшем статическое (безударное) приложение основной нагрузки. После этого нажатием пусковой кнопки включается реверсивный электродвигатель, вращающий расположенный в корпусе прибора эксцентрик, который освобож­дает рычаг с закрепленными на нем грузами и обеспечивает приложение основ­ной нагрузки (загорается красная лампочка). После окончания выдержки, дос­таточной для завершения пластической деформации в испытуемом материале, электродвигатель меняет направление вращения, разгружает силовую цепь прибора и выключается. Затем, вращая штурвал против часовой стрелки, пред­метный столик опускают вниз, освобождают образец (деталь) и измеряют диа­метр отпечатка.



^ Рис. 3.3. Твердомер ТШ-2 и расчетная схема испытаний по методу Бринелля: I - кнопка включения твердомера, 2 - штурвал, 3 -предметный столик, 4 - на­конечник, 5 - красная лампочка, 6 -рычаг, 7 - подвеска с грузами, 8 - корпус при­бора
Твердость по Бринеллю НВ (Па) рассчитывают как отношение величины нагрузки Р (Н) к площади F (м2) поверхности полученного на образце отпечат­ка, представляющего собой шаровой сегмент. Определение площади шарового сегмента производят по формуле:

 ) (1)

где D - диаметр индентора, м;

d - диаметр отпечатка, м.

Тогда окончательная формула для расчета твердости по методу Бринелля будет иметь следующий вид:

 (2)

Рассмотренный метод является наиболее точным, однако использование в качестве индентора стального закаленного шарика не позволяет исследовать материалы с твердостью более НВ4500 из-за начинающейся деформации само­го индентора. Кроме этого, отпечаток на детали получается достаточно боль­ших размеров, что может привести в негодность ее рабочую поверхность.

Выбор диаметра шарика и нагрузки в зависимости от твердости и толщины испытуемого образца регламентируется ГОСТом, а соотношение чисел твердо­сти по Бринеллю и Роквеллу приведено в Приложении 1.

Диаметр отпечатка d (рис. 3.3) определяется с помощью микроскопа МПБ-2 (рис. 3.4), а по формуле (2) или по заранее рассчитанной таблице определяют твердость.

По методу Роквелла твердость определяется на приборе типа ТК-2 (рис. 3.5) по глубине проникновения вдавливаемого стального шарика 1,588 мм при нагрузке 1000 Н (шкала В) или алмазного конуса с углом у вершины 120° при нагрузке 600 и 1500 Н (шкалы А и С).

При испытании сначала прикладывают предварительную нагрузку Р0, рав­ную 100 Н, а затем указанную, в зависимости от выбранной шкалы. Разность глубин проникновения шарика или алмаза под нагрузками Р0 и Р характеризует твердость. Чем меньше эта разность, тем тверже испытуемый материал и на­оборот, чем больше эта разность, тем мягче материал. Значение твердости (HR) определяется по следующим формулам.

При измерении по шкалам А и С:

HR=100-е

а при измерении по шкале В:

HR=130-е

где е - величина, определяемая по формуле е = (h-ho)/0,002; h, h0 - глубина внедрения индентора в испытуемый материал под действием нагрузок Р и Р0 соответственно; 0,002 - величина, принятая за единицу твердости и соответст­вующая осевому перемещению индентора на 0,002 мм.

Твердость по Роквеллу обозначается HRA, HRB или HRC соответственно по шкалам А, В и С.

Метод Роквелла менее точен в сравнении с методом Бринелля. Однако, на­ряду с более широким диапазоном твердости испытуемых материалов, он по­зволяет избегать вычислений, и получать малые отпечатки на рабочих поверхно­стях, измерять твердость поверхностных слоев деталей после химико-термической обработки, а также твердость мелких деталей.

Для выбора индентора и нагрузки в зависимости от характеристики испы­туемого материала рекомендуется использовать табличные данные.

По методу Польди используется та же схема определения твердости, что и по методу Бринелля - вдавливание стального закаленного шарика. Поэтому ему присущи практически те же ограничения по твердости. Принципиальным же отличием является ударное приложение нагрузки одновременно к детали и эта­лону (рис. 3.6), что позволяет исключить ее из рассмотрения и сопоставить зна­чения твердостей с учетом лишь диаметров получаемых отпечатков.













Эталон представляет собой прямоугольный, обычно стальной брусок, у ко­торого заранее в лаборатории судоремонтного завода определена и нанесена на торец твердость по методу Бринелля. Его вставляют в корпус приспособления и зажимают бойком так, чтобы над шариком не оказался отпечаток от ранее про­веденных испытаний. Затем установив приспособление на зачищенное напиль­ником или наждачной бумагой место детали, наносят по бойку сильный удар молотком массой 500-1000 г. После этого вынимают эталон и измеряют на нем и детали диаметры отпечатков. Значение твердости материала по Бринеллю НВдет вычисляют по приблизительной формуле:

 (5)

где НВЭТ - твердость по Бринеллю материала эталона;

 - диаметр отпечатка на эталоне , мм;

 - диаметр отпечатка на детали, мм.

Важным преимуществом метода Польди является возможность примене­ния его для определения твердости крупных деталей непосредственно на судне или в цехе завода. Это в значительной мере компенсирует сравнительно не­большую точность получаемых при испытаниях результатов.

Кроме рассмотренных методов существует метод определения твердости по Виккерсу и микротвердость. Первый используют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, а второй - для опреде­ления микротвердости мелких деталей и отдельных структурных составляющих сплавов. В обоих случаях твердость (HV) определяется по формуле:

H=1,8544P/d2

где Р - нагрузка, Н;

d - диагональ отпечатка, мкм


  1. Оборудование, инструмент, материалы.

  1. Твердомер ТШ-2 1шт.

  2. Твердомер ТК-2 2шт.

  3. Прибор Польди 1шт.

  4. Эталон твердости по прибору Польди 1шт.

  5. Микроскоп МПБ-2 1шт.

  6. Образцы для определения твердости (толщиной более 15 мм): по

Сталь отожженная и закаленная, чугун, бронза и др. 1шт.

  1. Паспорта твердомеров ТШ-2 и ТК-2, таблица определения

твердости по Бринеллю.


  1. Методика выполнения работы

  1. Оформить разделы 1 и 2 отчета о выполнении работы.

  2. Ознакомиться с устройством и работой приборов для измерения твердости.

  3. Получить образцы для определения твердости, определить их материал, выбрать соответствующий метод измерения для каждого из них.

  4. Произвести измерения твердости не менее трех раз для каждого из образцов. Данные занести в таблицу отчета.

  5. Закончить оформление отчета, подписать его у учебного мастера и лично предъявить преподавателю для соответствующей оценки.


^ Измаильский Факультет Одесской Национальной

Морской Академии

Протокол лабораторной работы №____________________________________
(наименование лабораторной работы)

_______ группа.

_______ курс.

Работа выполнена __________________________________________ 20___ г.

Совместно с курсантом_______________________________________________

^ Отметки руководителя


Оценка при опросе

Отметка о выполнении

Дата












^ Цель работы:

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________
^ Ответы на вопросы:

  1. Какой физический смысл имеет твердость металла? ___________________________

________________________________________________________________________

  1. Каковы преимущества определения твердости по методу Роквелла? ____________

________________________________________________________________________

  1. Когда применяется определение твердости по шкале HRC? _____________________

________________________________________________________________________

  1. Какую форму имеет индентор при разных методах определения твердости? ______

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Какая аббревиатура отвечает твердости, измеренной методами Бринелля и Роквелла? ______________________________________________________________

________________________________________________________________________

  1. Какой из методов определения твердости является наиболее точным и почему? __

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

  1. Какова методика определения твердости по методу Польди? __________________

________________________________________________________________________

  1. Какая аббревиатура соответствует твердости, измеренной методами Бринелля и Роквелла? ______________________________________________________________

________________________________________________________________________
Оборудование, инструмент, материалы.

  1. Твердомер ТШ-2 1шт.

  2. Твердомер ТК-2 2шт.

  3. Прибор Польди 1шт.

  4. Эталон твердости по прибору Польди 1шт.

  5. Микроскоп МПБ-2 1шт.

  6. Образцы для определения твердости (толщиной более 15 мм): по

Сталь отожженная и закаленная, чугун, бронза и др. 1шт.

  1. Паспорта твердомеров ТШ-2 и ТК-2, таблица определения

твердости по Бринеллю.

  1. Схемы определения твердости и расчетные формулы:

  • По методу Бринелля

  • По методу Роквелла

  • По методу Польди

  1. Результаты измерения твердости образцов

разных материалов

Данные измерений привести в таблице 1

^ Таблица 1


Замеры твердости по Бринеллю, по Роквеллу, по методу Польди

Материал образца (детали)

Метод Бринелля

Метод Роквелла

Метод Польди

d, m

D, m

P, H

HB



a

HR

A

HR

B

HR

C

dдет

мм

dэт

мм

НВэт

МП

а

НВд

ет

МП

а











































































Выводы

(Обосновать выбор того или иного метода определения твердости образцов в зависимости от их материала и твердости).

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Схожі:

Лабораторная работа №1 iconИнструкция по выполнению задания Запустите графический редактор InkscapePortable
Лабораторная работа № Работа в графическом векторном редакторе Inkscape (6 часов)
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа № (word-2) Тема
Вставка буквиц, символов, рисунков, надписей, формул и других объектов в документы ms word. Создание автоматического содержания....
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа № (excel-2) Тема
Тема: Работа с редактором Microsoft Excel. Использование функций в Microsoft Excel. Работа с мастером функций, вставка функций с...
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №6

Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №2
Цель работы: Освоить основные приемы работы с электронными таблицами: копирование, перемещение и удаление ячеек, работа с маркером...
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа № (excel-1) Тема
Тема: Работа с редактором Microsoft Excel. Ввод данных в программе ms excel. Типы данных и работа с ячейками таблицы. Создание и...
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №8
Ознакомиться с основными видами неметаллических материалов и применения их в судоремонте
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №6
Получить представление об основных геометрических и кинематических элементах режима обработки резанием
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №7
Изучить строение и свойства сварного соединения, полученного при электродуговой сварке
Лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №5
Дана зависимость производительности труда (У) от возраста работника (Х). Определить тесноту связи между переменными
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2013
звернутися до адміністрації
mir.zavantag.com
Головна сторінка