3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомится с основным теоретическим положением, уяснить как количественно оценивается шероховатость поверхности.

2. Установить измеряемую деталь на измерительный столик профилометра.

3. Записать профилограмму контролируемой детали.

4. Определить класс шероховатости поверхности, используя приведенную таблицу.

4. Содержание отсчета

1. Дать определение шероховатости.

2. Перечислить методы контроля шероховатости.

3. Дать описание профилометра, используемого в работе.

4. изобразить профилограмму.

5. Привести расчет показателей ии определить класс шероховатости контролируемой поверхности.

Литература: [2], [4]

Лабораторная работа №2

Определение твердости металлов

1. Цель работы

Усвоить понятие твердости, изучить сущность ее определения различ­ными методами. Научиться самостоятельно измерять твердость наиболее распро­страненными методами.

2. Основные теоретические положения

Под твердостью материалов понимают его способность сопротивляться пластической и упругой деформации при внедрении в него более твердого тела (индектора).

Этот вид механических испытаний не связан с разрушением металла и, кроме того, в большинстве случаев не требует приготовления специальных образцов. Все методы измерения твердости можно разделить на две группы в зависимости от вида движения индектора: статические методы и динамические. Наибольшее распространение получили статические методы определения твердости.

Статическим методом измерения твердости называется такой, при котором индектор медленно и непрерывно вдавливается в испытуемый металл с определенным усилием.

Различают следующие статические методы определения твердости: по Бринеллю (по диаметру отпечатка шарика); по Роквеллу (по глубине вдавливания алмазного конуса для закаленного шарика); по Виккерсу (для деталей малой толщины или тонких поверхностных слоев твердость определяют по диагонали отпечатка алмазной пирамиды). Схемы этих методов приведены на рис. 3.4.4.

Рис. 3.4.4. Схема определения твердости:

а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу

Испытание по методу Бринелля состоит во вдавливании в испытуемое тело стального шарика диаметром под действием постоянной нагрузкии измерении диаметра отпечатка. Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость металла.

Диаметр шарика выбирается в зависимости от толщины испытываемого металла:

– при толщине более 6 мм = 10 мм;

– при толщине 3…6 мм = 5 мм;

– при толщине мене 3 мм = 2,5 мм.

Твердость изделий толщиной мене 2 мм по методу Бринелля измерять не рекомендуется.

При твердости металлов менее 450 единиц для измерения твердости применяют стальные шарики или шарики из твердого сплава. При твердости металлов более 450 единиц – шарики из твердого сплава.

Величину твердости по Бринеллю рассчитывают как отношение уси­лия , действующего на шарик, к площади поверхностисферического отпе­чатка

,

где НB – твердость по Бринеллю при применении стального шарика; – уси­лие, действующее на шарик, Н;– площадь поверхности сферического отпе­чатка, мм²; – диаметр шарика, мм;– диаметр отпечатка, мм.

Одинаковые результаты измерения твердости при различных размерах шариков получаются только в том случае, если отношения усилия к квадратам диаметров шариков остаются постоянными. Исходя из этого, усилие на шарик необходимо подбирать по следующей формуле:

,

где – коэффициент, отражающий природу сплава, определяемый по табл.

Коэффициент имеет различное значение для металлов разных групп по твердости. Численное значение его должно быть таким, чтобы обеспечива­лось выполнение требования, предъявляемого к размеру отпечатка.

Материал (твердость по Бринеллю)	Чугун, сталь (НВ = 250…140)	Чугун, сталь, бронза (НВ = 140…80)	Алюминий (НВ<80)
Величина К	30	10	2,5

Продолжительность выдержки под нагрузкой составляет 15…30 сек.

Диаметр шарика и соответствующее усилие выбирают таким образом, чтобы диаметр отпечатка находился в пределах:

.

Если отпечаток на образце получается меньше или больше допустимого значения , то нужно увеличить или уменьшить усилиеи произвести испыта­ние снова.

Временное сопротивление и число твердости по Бринеллю свя­заны между собой: для стали = 0,34 НВ, для медных сплавов= 0,45 НВ, для алюминиевых сплавов= 0,35 НВ.

При испытании по методу Роквелла индентором служит алмазный конус (для более мягких материалов маленький стальной шарик). Конус или шарик вдавливаются в металл двумя по­следовательными нагружениями: предварительным = 100 Н и основ­ным. Имеются три шкалы. При испытании алмазным конусом и на­грузке = 1400 Н – шкала С, твердость обозначается НРС, то же при = 500 Н – шкала А (НRА), а при испытании стальным шариком и = 900 Н – шкала В (НRB).

Единица твердости по Роквеллу – безразмерная величина, соот­ветствующая осевому перемещению индикатора на 0,002 мм.

По шкале С определяют значения твердости более твердых ма­териалов, чем методом Бринелля (твердость более 450 НВ).

Твердость по Виккерсу определяют путем вдавливания правильной четырехгранной пирамиды под действием нагрузки Р и из­мерения диагонали отпечатка . Нагрузка меняется от 10 до 1000 Н. Чем тоньше материал, тем меньше должна быть прилагаемая нагрузка. Чис­ло твердости по ВиккерсуHV определяют с помощью специальных таб­лиц по величине диагонали отпечатка.

В некоторых случаях определяют микротвердость отдельных участков металла. Этот метод используют для измерения твердости от­дельных зерен или очень тонких слоев.

Содержание отчета

1. Сведения об испытуемом образце.

2. Схемы, иллюстрирующие методы проведения испытаний по методу Бринелля и Роквелла.

3. Таблицы измерений и расчетов.

4. Сопоставление результатов испытаний и выводы.

Литература: [2], [4]