Визначення твердості методом Брінелля

Мета роботи:

1. Засвоїти техніку вимірювання приладом Брінелля.

2. Навчитися проводити порівняння твердості, визначені іншими методами.

Загальні відомості:

Згідно з методом Брінелля твердість металу визначається шляхом вдавлення в його поверхню сталевої загартованої кульки (індентора) з подальшим виміром діаметра відбитка, який залишається на поверхні зразка після усунення вантажу. При однакових умовах випробувань з ростом твердості металу діаметр відбитка зменшується.

Діаметр кульки може бути 2,5; 5 і 10 мм. Для забезпечення однакових умов випробувань при використанні різних діаметрів кульок дотримуються таких співвідношень: для сталей і чавунів Р = 30D²; для міді та її сплавів – Р = 10D²; для алюмінію – Р = 2,5D², де D – діаметр кульки. Стандартом передбачено використання таких вантажів: 3000, 1000, 750, 500, 250 і 187,5 кг, (табл.). Час дії вантажу на індентор задається механізмом приладу.

Після отримання відбитка на поверхні зразка роблять вимір його діаметра за допомогою лупи Брінелля, яка дозволяє збільшити зображення відбитка й визначити розмір діаметра в міліметрах.

Твердість за Брінеллем (НВ) розраховують за формулою

, (1)

де Р – вантаж, Н;

D – діаметр кульки, м;

d – діаметр відбитка, м.

Запис твердості здійснюють таким чином: НВ 270, коли навантаження рахують в кілограмах, і НВ =3500МПа, коли вантаж виражають в ньютонах.

На рис.16 подана одна з багатьох схем твердоміра, а саме приладу ТШ-2. Прилад змонтовано на масивній станині. На підйомному гвинті 2, який обертається маховиком 1, встановлюють змінні опорні столики 5 для зразків.

У верхній частині станини розташовано шпиндель 6, в який монтують наконечники з кульками різних діаметрів. Шпиндель опирається на пружину 9, яка призначена для прикладення попереднього навантаження 1000 Н.

Попереднє навантаження потрібно для усунення зсуву зразка під час випробувань.

Основне навантаження прикладають через систему важелів. На довгому плечі основного важеля 15 розташована підвіска, на яку встановлюють змінні вантажі 18. Обертання вала електродвигуна 21 через черв’ячну передачу йде на шатун 19, він опускається і навантаження передається на шпиндель приладу.

Р, Н	D, мм	Примітка
		2,5
30 D2	30 000			Матеріали з НВ 130 – 450 (сталі, чавуни, високоміцні сплави)
10 D2	10 000			Матеріали з НВ 35 – 130 (алюмінієві сплави, латуні, бронзи)
5 D2	5 000		312,5	Алюміній, магній, цинк, латуні
2,5 D2	2 500		156,25	Підшипникові сплави
1,25 D2		312,5	78,125	Свинець, олово, припої
0,5 D2			31,25	М’які метали при підвищеній температурі

Навантаження (Р) і діаметри (D) кульок для випробування твердості за Брінеллем

Коли шатун 17 доходить до перемикача 14, електродвигун 21 починає обертатися в зворотній бік, шатун піднімається і вантаж перестає діяти на шпиндель. Після повернення шатуна в первинний стан двигун автоматично зупиняється.

Порядок виконання роботи

Відповідно до опису ознайомитися на реальному приладі Брінелля з його будовою та призначенням основних частин. Перевірити у шпинделі наявність індентора.

Підібрати зразки деталей різних металів. Оглянути їх щодо відсутності подряпин, окалини (в тому числі на зворотному боці), забруднень. Встановити зразок на робочий столик і переконатися, що він не має коливань. Обертанням маховика 1 підняти столик до зразка і продовжувати обертання маховика до упору. Ввімкнути електродвигун кнопкою 4. Після зупинки електродвигуна опустити столик вниз, обертаючи маховик у зворотній бік.

За допомогою лупи Брінелля тричі заміряти діаметр відбитка на зразку і результати вимірів занести в журнал. Знайти середнє арифметичне вимірів і за формулою (1) знайти твердість НВ.

Провести вимірювання твердості інших зразків. Результати записати в журнал.

Користуючись таблицями співвідношень твердості, визначеної різними методами, перевести отримане в роботі число твердості в одиниці Роквелла і Віккерса.

У висновках по роботі вказати марки металів, з яких були зроблені зразки, й зазначити їхню твердість. Розташувати метали в порядку зростання твердості.

Запитання для самоконтролю

1.Що таке твердість?

2.Назвіть основні вузли твердоміру Брінелля.

3.Які існують методи визначення твердості?

4.Що таке індентор, яким він може бути?

5.За якими умовами вибирають вантаж і діаметр кульки?

6. Як позначається твердість, визначена методом Брінелля?

Лабораторна робота № 9