Методы определения твердости при динамическом нагружении

при динамическом нагружении

Наряду с методами измерения твердости при статическом нагружении хорошо зарекомендовали себя такие методы, в которых индентор воздействует на испытываемую поверхность ударной нагрузкой, возникающей от падения с определенной высоты. При этом твердость можно определить либо по высоте отскока индентора, либо по размеру получаемого отпечатка. На этой основе различается упруго-динамический метод (определение твердости методом упругого отскока) и пластико-динамический метод (определение твердости методом удара).

Приборы для определения твердости методом удара удобны, они имеют малый размер, легко транспортируются, что позволяет доставить их к испытываемому объекту и проводить испытания в самых разнообразных условиях (на материальном складе, на строительном или монтажном участке), а также испытывать большие заготовки и полуфабрикаты, не вырезая специальных образцов или темплетов. Вследствие меньшей по сравнению со статическими методами испытаний точности этот метод находит применение и при проверке равномерности свойств.

Упруго-динамический метод

Когда используемый для этих способов индентор (называемый обычно бойком) - шарик или определенной формы алмазная игла - падает с заданной высоты на поверхность испытываемого материала, он отскакивает от нее. Под действием почти остроконечного бойка расходуется часть энергии падения, так что при отскоке боек не достигает первоначальной высоты.

Высота отскока тем больше, чем меньше доля пластической деформации материала. Основной областью применения этого метода является испытание крупных заготовок на равномерность поверхностной твердости. Поскольку при соударении бойка с поверхностью, как правило, не образуется заметного отпечатка, можно проводить испытания также на окончательно обработанных методом шлифовки деталях, например, на поверхности бочек валков холодной прокатки. Если приходится сравнивать определяемые с помощью этого метода величины твердости на различных материалах, то следует учесть, что такое сравнение имеет смысл только в том случае, если материалы имеют примерно одинаковые модули упругости.

Самым известным испытательным прибором является склероскоп Шора. В качестве индентора применяют боек массой ~2 г с закругленной алмазной иглой. Величиной твердости является высота отскока, и по шкале с произвольно нанесенными делениями в 100 ед. можно непосредственно считывать значения твердости. Поскольку испытательные приборы часто различаются по массе молоточка, форме бойка и иглы, а также по высоте падения, необходимо всегда наряду с величиной твердости, определяемой по высоте отскока, указывать используемый прибор. Разумеется, прибор такого типа можно применять для испытаний только в том случае, если измерения проводят на горизонтальной поверхности заготовки. При использовании маятникового молота принцип отскока распространяется также на испытания вертикальных поверхностей. Величина твердости в таких приборах выражается величиной угла отскока маятника. Преимущество этого способа заключается в том, что исключается неконтролируемое при падении влияние трения в направляющих.

Пластико-динамический метод

При проведении измерений такого типа индентор, чаще всего шарик, воздействует на испытываемый материал в условиях ударно действующей нагрузки, поэтому на поверхности материала остается отпечаток. При использовании молотка Баумана шарик прижимается к материалу под действием пружины, а величина твердости определяется размером отпечатка. Пересчетные таблицы, полученные при многочисленных сравнительных испытаниях, позволяют выразить результаты испытаний в значениях НВ. Условия проведения испытаний - диаметр шарика (5 или 10 мм), полное или половинное натяжение пружины - зависят от твердости испытываемого материала.

Таким же удобным способом измерения твердости является метод Польди. При ударе молотком по установленному на испытываемом материале короткому цилиндрическому стержню шарик производит отпечаток в материале. Но в отличие от молотка Баумана в этом случае неизвестна величина силы, применяемая при получении отпечатка. По этой причине используется эталонный стержень с известной твердостью, в котором при ударе молотком также образуется отпечаток. По величине диаметров обоих отпечатков (d в эталоне, <72 в материале) и по известному параметру НВ эталонного стержня Н можно определить величину твердости исследуемого материала:

где D - диаметр шарика, мм.

При отсортировке перепутанных материалов или при предварительной разбраковке часто вполне достаточно установить, тверже или мягче испытываемый материал эталонного стержня; в этом случае диаметр отпечатка в материале должен быть, соответственно, меньше или больше. В этих случаях метод Польди вполне применим.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >