CastingArea, Една леярска страница, Изпитване на твърдост, Изпитване на опън

Изпитване на твърдост. Изпитване на опън

Д. Алипиев


1. Изпитване на твърдост

Твърдостта се характеризира със съпротивлението на изпитвания обект срещу навлизане в него на друго, по-твърдо тяло, наречено индентор, към което е приложена определена сила, действаща определено време. Изпитването се извършва бързо, лесно и без разрушаване на изпитвания обект. Най-разпространени са методите на Бринел, Викерс и Роквел.


Твърдост по Бринел, HB, Brinell Hardness

Схемата на опитната постановка е показана на фигурата вдясно. Инденторът при този метод е сфера от закалена стомана. Диаметърът D на сферата се подбира съобразно дебелината d на детайла. Натоварващата сила F зависи от вида на метала и от подбрания диаметър на индентора. Времето за задържане  t  при натоварване със силата F зависи от вида на метала. Сведения за стойностите на D, F и t се намират в техническата документация към всеки прибор за изпитване на твърдостта по Бринел.

След натоварването, детайлът (пробният образец) се отстранява от прибора, измерва се диаметърът d на отпечатъка от индентора и се определя твърдостта, като отношение между силата F и площта S на отпечатъка:

HB  =  F / S .

Преди време, в практиката се използваха таблици, съдържащи изчислените стойности за твърдостта HB, в зависимост от условията за провеждане на опита (D, F, τ ) и от измерения диаметър на отпечатъка d. Сега, просто, приборите са свързани с компютри...


Твърдост по Викерс, HV, Vickers Hardness

При това изпитване се използва индентор с форма на равностранна четиристенна пирамида. Тя е изработена от диамант и има ъгъл при върха между срещуположните си стени 136°. Ъгълът е така подбран, че да има съпоставимост (в определени граници) с резултатите по Бринел. И тук, твърдостта се определя като отношение между силата F и площта S на отпечатъка:

HV  =  F / S.


Твърдост по Роквел, HRC (скала С), Rockwell Hardness

Схемата на опитната постановка е следната:


Инденторът при този метод е диамантен конус с ъгъл при върха 120º. Предварителният товар Fо е 100 N, а главният товар F1 е 1400 N. Дълбочината на проникването (е = h2 - hо) служи като мярка за определяне на твърдостта. Отчитането се извършва пряко от индикаторния часовник на прибора, без каквито и да е пресмятания... Отдавна, вместо индикаторни часовници, приборите са с вградена цифрова индикация и / или са свързани с компютри.


2. Изпитване на опън

С изпитванията на якост се извлича информация за определени механични свойства на материалите, важни за
по-нататъшното им използване при изработването на различни детайли, машини и съоръжения.

Изпитването на опън се отнася към статичните методи, при които натоварващата сила се увеличава плавно до някаква стойност, когато става разрушаването. Пробното тяло (епруветката) има два края за захващане към изпитвателната машина и една работна зона, в която трябва да настъпи разрушаването. Тази зона е с начална (изчислителна) дължина Lo, mm, начален диаметър dо, mm, и начална площ на сечението So, mm². На снимката се вижда състоянието на епруветка от нисковъглеродна стомана, преди, по време на изпитването и след приключване на опита.

     

В резултат на теста, в някои технически университети, се получава пожълтяла от времето хартиена индикаторна диаграма на опън, изписана с протекъл флумастер, след което се определя разположението на нейната координатна система: натоварваща сила F, kN  -  абсолютно удължение L, mm. Това става чрез елиминиране на получилото се от преплъзването на епруветката закръгление в началото. С уточнението, че преплъзване се наблюдава само при старите изпитвателни уредби.

 

По-нататък се построява диаграма на условните напрежения (s) ¯ деформации (e) чрез извършването на елементарни пресмятания:  si = Fi / So, MPa,  и  ei = (Li / Lo) .100, % .


От тази диаграма се се определят следните граници:

Rп - граница на пропорционалност,
RЕ - граница на еластичност,
ReH  и  ReL - горна и долна граница на провлачане,
Rm - якост на опън,
sU - разрушаващо напрежение.

След тези действия се определят:
  • якостните характеристики на изпитваната стомана  Rm  и  Re (ReH),
  • характеристиките за пластичност на стоманата  A  и  Z,  като

    A  е  условното относително удължение при разрушаване:

    A = (Lr / Lo) .100, % ,  (Lr  е  абсолютното остатъчно удължение),

    а  Z  е  относителното свиване след разрушаване:

    Z = [(So - Su) / So] .100, % ,  (Su  е  площта на сечението в зоната на лома),

  • и марката на стоманата.
Сега, описаните действия се извършват от компютъра на уредбата за изпитвания.


Литература и интернет
  1. Учебна литература по металознание / материалознание (31)
  2. Христов, С.Г., Изпитване и дефектоскопия на металите, С., Техника, 1988.
  3. сайт на Leco Corp. - analytical instrumentation.
  4. сайт на Newage Testing Instruments, Inc. - hardness testers.
  5. сайт на Bilginoglu Endustri - hardness testers, destructive and non-destructive measuring systems, microscope and laboratory equipment.
  6. сайт на Dokum Makina Ltd. - laboratory hardness testers, complete quality control and material testing laboratories for the foundry, metallurgy, machinery factories and metallurgical & materials research centers.
  7. сайт на Zwick GmbH & Co. KG, Германия - Materials Testing Machines, Mechanical Testing Equipment.
  8. testXpert® II - The New Software Generation for Materials Testing.
  9. сайт на Instron Corporation, САЩ - Materials Testing Machines for Tensile, Fatigue, Impact & Hardness Testing.