Измерение твердости методом Шора

При измерении твердости по Шору груз вместе с укрепленным на нем индентором (обычно это стальной шарик) падает с высоты Нп на образец перпендикулярно его поверхности (рисунок 2.12). Твердость по Шору определяется по высоте отскока шарика Но. Шкала твердости разделена на 130 единиц. Она рассчитана таким образом, что твердость закаленной заэвтектоидной стали оказывается равной 100 единиц. Эти приборы используются для экспресс-анализов. Между твердостью по Шору и другими методами нет никакой взаимосвязи.

Рисунок 12 – Схема определения твердости по Шору

В некоторых случаях, когда применение перечисленных методов невозможно, твердость определяется с помощью тарированных напильников. Этот метод менее точен, но прост и легко применим в цеховых условиях.

Определение твердости с помощью прибора «ТВЕРДОМЕР КОНСТАНТА К5У»

1 Техническое описание и работа

1.1 Назначение

Прибор предназначен для измерения твердости конструкционных и углеродистых сталей в лабораторных и цеховых условиях. Допускается применение прибора для измерения твердости чугунов, нержавеющих сталей и сплавов из цветных металлов, используя режим «одноточечная» или «двухточечная коррекция» на образцовых мерах твердости потребителя прибора.

Рабочие условия эксплуатации:

температура окружающей среды от -10 до + 40°С;

относительная влажность воздуха до 98% при + 35°С.

1.2 Технические характеристики

1.2.1 Общие технические характеристики

1.2.1.1 Диапазон измерения твердости

по Бринеллю*, НВ 90...450

по Роквеллу*, HRC 20...70

по Виккерсу*, HV 240...940

- по временному сопротивлению σ_в (предел прочности)*

(справочно, ГОСТ 22761-77), МПа 370...1740

1.2.1.2 Пределы основной допускаемой погрешности, при вычислении среднего значения

с числом замеров 5, не более

- по Бринеллю, НВ:

в диапазоне (90... 150)НВ 10

в диапазоне (150...300)НВ 15

в диапазоне (300...450)НВ 20

- по Роквеллу, HRC 2

- по Виккерсу, HV

в диапазоне (240...500)HV 15

в диапазоне (500...800)HV 20

в диапазоне (800...940)HV 25

по временному сопротивлению σ_в, МПа. 30

Число запоминаемых «настроек» для каждой из шкал 5

Настройка № 5 шкалы Бринелля используется как шкала временного сопротивления (предел прочности) металла, σ_в.

1.2.1.5 Число замеров для вычисления среднего значения по выбор у пользователя в диапазоне от 1 до 99

1.2.1.6 Работа прибора может производиться как в вертикальном положении преобразователя (чувствительный элемент внизу), что соответствует 0°, так и при положении преобразователя до 180° относительно вертикали. Погрешность прибора от положения преобразователя не зависит.

1.2.1.7 Количество ячеек памяти результатов измерения 200

1.2.1.8 Число групп результатов при запоминании данных измерений до 120

1.2.1.9 Связь с компьютером IBM PC по каналу связи RS-232C.

1.2.1.10 Питание прибора - батарея или аккумулятор напряжением 9 В (6F22 и др.).

* - возможна калибровка пользователем в расширенном диапазоне.

1.2.1.11 Время непрерывной работы от

батареи типа Аlkaline, не менее 150 часов

1.2.1.12 Время непрерывной работы от свежезаряженного аккумулятора емкостью 150мА/ч, не менее 37 часов

1.2.1.13 Осуществляется контроль разряда элемента питания прибора. При разряде источника питания прибора показания на индикаторе мигают с периодом примерно одна секунда.

1.2.1.14 При выключении прибор автоматически осуществляет запоминание номера последней настройки, параметров настройки и выбранной шкалы измерений.

1.2.1.15 Прибор автоматически выключается в случае, если в течение 15 минут не проводятся измерения.

1.2.1.16 Габаритные размеры, мм, не более:

блока обработки информации 153x80x30

преобразователей без плоской насадки Ø26x140

преобразователей с плоской насадкой Ø36x140

1.2.1.1.7 Масса, кг, не более блока обработки информации 0,25

преобразователей 0,25

1.2.2 Требования к контролируемому изделию

1.2.2.1 Минимальная масса контролируемого изделия, кг, не менее 1

Рекомендации по работе с более легкими изделиями см. п. 1.2.4 «Работа с легкими и тонкими образцами».

1.2.2.2 Минимальная толщина контролируемого участка

детали, мм, не менее 2

Рекомендации по работе с более тонкими изделиями см. п. 1.2.4 «Работа с легкими и тонкими образцами».

1.2.2.3 Шероховатость поверхности Ra, на которой производится измерение, мкм, не более:

для преобразователя УЗДТ-10Н 0,80 (Rz2,5)

для преобразователя УЗДТ-50Н 1,60 (Rz5)

для преобразователя УЗДТ-100Н 3,2(Rzl0)

1.2.2.4 Минимальный радиус выпуклой цилиндрической контролируемой поверхности, мм, не менее 6

Для обеспечения перпендикулярности оси преобразователя к криволинейной поверхности необходимо использовать специализированные насадки.

Для проведения измерений на изделиях с меньшими радиусами использовать специализированные приспособления.

1.2.2.5 Минимальный радиус вогнутой цилиндрической контролируемой поверхности, мм, не менее 6

Для обеспечения перпендикулярности оси преобразователя к криволинейной поверхности необходимо использовать специализированные насадки.

1.2.2.6 Диаметры отпечатков на изделиях в миллиметрах приведены в таблице 1.

Таблица 1.

1.2.2.7 Глубина отпечатков на изделиях в миллиметрах приведены в таблице 2.

Таблица 2.

12.2.8 Рабочая поверхность контролируемого изделия и наконечника алмазного индентора должны быть чистыми и обезжиренными спиртом.

1.2.3 Работа с изделиями из высоколегированных сталей, чугунов, цветных металлов

1.2.3.1 Общие сведения

В основу принципа работы прибора заложен динамический способ измерения твердости. На результаты измерений влияют не только свойства металла при пластической деформации, но и модуль Юнга (модуль упругости). Это влечет за собой необходимость проводить настройку прибора при работе с изделиями, имеющий модуль Юнга отличный от модуля Юнга конструкционных и углеродистых сталей.

Для определения наличия дополнительной погрешности сравнить результаты измерений с результатами измерений твердомером статического принципа измерения. Если разница результатов не превышает погрешности прибора, то это означает, что можно проводить измерения по характеристике, зашитой в память прибора при поставке. Если погрешность измерения превышает требуемую, то необходимо провести двухточечную или одноточечную настройку прибора (калибровку) на изделии или образце.

1.2.3.2 Требования к образцам для «настройки» прибора при работе с высоколегированными сталями, чугунами, цветными металлами

1.2.3.2.1 Число образцов, необходимых для «настройки» прибора при работе с высоколегированными сталями, чугунами, цветными металлами..... 1 или 2

Рекомендуемое отношение максимального Нmах к минимальному Нmin значению твердости образцов для «настройки», К, не менее 2

Разница между максимальным Нmах и минимальным Hmin значениями твердости образцов для «настройки», единицы младших разрядов индикатора, не менее 10

Образцы должны быть изготовлены в соответствии с ГОСТ9031-75 c ограничениями;

чистота, Ra, рабочей поверхности, мкм, не более 0,8

в случае изготовления образцов толщиной менее 10 мм и массой менее 1 кг опорная поверхность образцов должна быть плоскошлифованной (подробнее см. п.1.2.4 «Работа с легкими и тонкими образцами»);

размах значений твердости по поверхности согласно ГОСТ9031-75.

1.2.4 Работа с легкими и тонкими образцами

Если изделие или мера твердости не удовлетворяют требованиям п. 1.2.2.1 (масса) и (или) п.1.2.2.2. (толщина), то прибор будет производить измерения с дополнительной погрешностью. Она будет тем больше, чем больше отклонение от указанных требований. Знак дополнительной погрешности может быть как положительный, так и отрицательный в зависимости от конкретных условий.

Причиной появления дополнительной погрешности является возникновение паразитных колебаний точки соприкосновения индентора с изделием в момент измерения. Это происходит из-за колебаний всего изделия, в случае если его масса мала, либо из-за прогиба изделия, если мала его толщина.

Для определения наличия дополнительной погрешности сравнить результаты измерений с результатами измерений твердомером статического принципа измерения.

Устранить дополнительную погрешность можно тремя способами. Первый способ - произвести одноточечную или двухточечную коррекцию текущей пользовательской настройки в соответствии с пунктами 3.6 и 3 7. Применяется если дополнительная погрешность не более 15%.

Второй способ - устранение паразитных колебаний путем зажатия изделия в тиски (масса тисков должна быть заведомо больше массы указанной в п.1.2.2.1) Для предотвращения повреждения изделия допускается применение накладных губок на тиски из более мягкого металла.

Третий способ - устранение паразитных колебаний путем притирания изделия к массивной шлифованной плите. Плита должна иметь шероховатость Ra не более 0,4мкм, массу заведомо большую указанной в п. 1.2.2.1, неплоскостность не более 0,005мм, модуль Юнга материала из которого изготовлена плита близкий к модулю Юнга изделия. Нижняя часть изделия должна быть плоскошлифованной с шероховатостью Ra не более 0,4мкм и неплоскостностью не более 0,005мм. Для установки изделия на плиту на ее опорную поверхность наносят тонкий слой смазки ЦИАТИМ-221 по ГОСТ 9433 или УТ (консталин) по ГОСТ 1957. Изделие притирают к поверхности плиты таким образом, чтобы между поверхностями меры и плиты не было даже небольших пятен воздушных прослоек. Притирать необходимо достаточно плотно, чтобы изделие и плита образовали единую монолитную массу.

1.2.5 Измерение твердости упрочненных поверхностных слоев и гальванических покрытий

В зависимости от типа применяемого преобразователя и от твердости изделия на его поверхности образуются отпечатки различной глубины. Величины этих глубин указаны в п.1.2.2.7. Пластическая деформация металла образуется на существенно больших глубинах. Рекомендуется измерять твердость слоя в 5 раз превышающий по толщине глубины отпечатка.

1.2.6 Влияние на измерение свойств поверхностных слоев изделия

По причинам, указанным в предыдущем пункте, на результат измерения влияют свойства поверхностного слоя. Глубина проникновения индентора в материал существенно меньше, чем при измерениях приборами статического типа по Бринеллю и Роквеллу. Это может привести к несовпадению результатов измерений в случае наличия наклепа, обезуглероженного слоя, шлифовочных прижогов, мартенситных пятен.

Наклеп может образовываться в поверхностном слое после токарной и фрезерной обработки, а также грубой шлифовки. Разница в твердости поверхностного слоя и сердцевины тем больше, чем мягче металл.

Обезуглероженный слой с пониженной твердостью образуется в результате высокотемпературной термической обработки. Это может быть закалка, нормализация, горячий прокат, ковка и т.д. Толщина этого слоя обычно не превышает 0,2мм. Его легко определить прибором.

Шлифовочные прижоги образуются при нарушении режимов шлифовки упрочненных изделий. При этом поверхностный слой отжигается, что приводит к снижению его твердости.

При термообработке сталей с хорошей прокаливаемостью на среднюю твердость в результате перегрева поверхности могут возникать пятна мартенсита с повышенной твердостью.

1.3 Устройство и работа

Измерения сигналов и обработка результатов расчетов производится встроенным микропроцессором с интегральными аналого-цифровыми преобразователями. Отображение результатов осуществляется на жидкокристаллическом индикаторе.

Расположение клавиатуры и индикатора на лицевой панели блока обработки информации прибора показано на рис. 1.

Рисунок 1. Блок обработки информации с преобразователем Преобразователь комплектуется съемной разборной насадкой (рисунок 2):

Рисунок 2. Вид преобразователя в комплекте с насадкой и без нее

Насадка состоит из корпуса и съемной двухсторонней упорной шайбы. Одна сторона шайбы плоская (рисунок 3), на другую нанесены перпендикулярно друг другу призматические пазы (рисунок 4), предназначенные для удобства измерения твердости на цилиндрических изделиях различных диаметров.

Рисунок 3 Рисунок 4

Преобразователь со снятой насадкой (рисунок 5) используется для проведения замеров твердости в узких и труднодоступных местах.

Рисунок 5

Для проведения замеров твердости на плоских поверхностях шайбу на насадке преобразователя необходимо установить плоской стороной к поверхности (рисунок 6), а для проведения замеров твердости на цилиндрических поверхностях шайбу на насадке преобразователя необходимо установить обратной стороной (рисунок 7).

Рисунок 6 Рисунок 7

3.1.3 Порядок работы

3.1.3.1 Подсоединить преобразователь к разъему на торцевой панели блока обработки информации.

3.1.3.2 Подготовить прибор к работе в соответствии с п.3.1.1 и включить его нажатием кнопки «ВКЛ». После нажатия данной кнопки все сегменты индикатора засветятся в течение 2-3 секунд в виде: .8.8.8.8

что свидетельствует об исправности индикатора и начале работы прибора. Далее на экране индикатора появится сообщение: bОЗd

после чего на экране последовательно будут выведены сообщения:

- об используемой шкале твердости

НrС (по Роквеллу), Нb (по Бринеллю) или HV (по Виккерсу)

- о номере используемой настройки

Hi

где i - число от 1 до 5;

-о режиме работы

HOP

После чего на индикатор будет выведено сообщение: _ _ _ _

свидетельствующее о готовности прибора к проведению измерений.

Если предлагаемые типы шкал и номера настоек требуют оперативного изменения в начале работы с прибором, то эти изменения можно осуществить нажимая кнопки «+» и «-» в секторе «ФУНКЦИИ» в течение времени индикации ранее запомненных (при предыдущем выключении прибора) типа шкалы и номера настройки.

Если изменения вносить не требуется, можно переходить к измерению твердости в соответствие с п.п. 3.2- 3.3.

3.1.4 Задание режимов работы прибора

После включения прибор находится в нормальном режиме измерений «НОР». Для изменения режима работы прибора необходимо нажать кнопку «МЕНЮ» сектора «ФУНКЦИИ».

При этом на индикаторе прибора появится сообщение: НОР

При дальнейших нажатиях кнопки «МЕНЮ» на индикаторе будут последовательно появляться следующие надписи из списка режимов:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: