ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 2.1. Практика определения твердости по Бринеллю

 

2.1. Практика определения твердости по Бринеллю

 

В настоящее время прессы Бринелля строят двух видов: гидравлические (масляные) и рычажные.

Рычажный пресс Бринелля является прибором с механическим приводом. Работа пресса автоматизирована. Он дает точную величину нагружения и автоматически устанавливает скорость этого нагружения, его длительность и исключает всякую возможность динамичности нагрузки.

На рис. 2 показана схема рычажного автоматического пресса Бринелля типа ПБМ. Работа на прессе осуществляется следующим образом. Перед началом испытания устанавливаются грузы и ша­рик в зависимости от рода и толщины испытуемого материала. Ры­чаг с подвесками без грузов уравновешивает нагрузку на шарик 187,5 кгс. Подбором грузов можно осуществить следующие нагруз­ки: 187,5; 250; 500; 750; 1000 и 3000 кгс.

 

 

Рис. 2. Рычажный автоматический пресс Бринелля

 

Испытуемый образец помещается на столике 1 и при помощи винта, приводимого в движение вращением маховичка или рукоят­ки 2, поднимается к шарику, укрепленному в оправке 11, до тех пор, пока пружина 4, прижимающая шарик к образцу, не сожмется до отказа, а указатель 3 не станет против риски, создавая этим предварительную нагрузку 100 кгс. Затем нажатием кнопки (сбоку пресса) включается электродвигатель, который через коробку ско­ростей 5 приводит во вращательное движение эксцентрик 6. Эксцен­трик, вращаясь, опускает шатун 7 вниз, в результате чего грузы 8 через систему рычагов 9 и 10 создают нагрузку на шарик.

При дальнейшем вращении эксцентрика шатун поднимается, сни­мает нагрузку с шарика, возвращает рычаги 9 и 10 и грузы 8 в ис­ходное положение. Возвращение грузов в исходное положение сиг­нализируется звонком 12 и сопровождается выключением электро­двигателя. Вращением маховичка или рукоятки 2 в обратную сто­рону опускают стол 1, испытуемый образец отводят от шарика, по­сле чего измеряют диаметр отпечатка и по табл. 3, зная нагрузку и диаметр шарика, находят твердость по Бринеллю.

Таблица 3

 

Диаметр отпечатка в мм d 10, или 2 d 5, или 4 d 2,5*	Число твердости при нагрузке Р в кгс	Диаметр отпечатка в мм d 10, или 2 d 5, или 4 d 2,5*	Число твердости при нагрузке Р в кгс
30 D 2	10 D 2	2,5 D 2	30 D 2	10 D 2	2,5 D 2
2,90		-	-	4,55		58,1	14,5
2,95		-	-	4,60		56,8	14,2
3,00		-	34,6	4,65		55,5	13,9
3,05		-	33,4	4,70		54,3	13,6
3,10			32,3	4,75		53,0	13,3
3,15			31,3	4,80		51,9	13,0
3,20			30,3	4,85		50,7	12,7
3,25			29,3	4,90		49,6	12,4
3,30			28,4	4,95		48,6	12,2
3,35			27,6	5,00		47,5	11,9
3,40			26,7	5,05		46,5	11,6
3,45			25,9	5,10		45,5	11,4
3,50			25,2	5,15		44,6	11,2
3,55		97,7	24,5	5,20		43,7	10,9
3,60			23,7	5,25		42,8	10,7
3,65		92,3	23,1	5,30		41,9	10,5
3,70		89,7	22,4	5,35		41,0	10,3
3,75		87,2	21,8	5,40		40,2	10,1
3,80		84,9	21,2	5,45		39,4	9,86
3,85		82,6	20,7	5,50		38,6	9,66
3,90		80,4	20,1	5,55		37,9	9,46
3,95		78,3	19,6	5,60		37,1	9,27
4,00		76,3	19,1	5,65		36,4	9,10
4,05		74,3	18,6	5,70		35,7	8,93
4,10		72,4	18,1	5,75		35,0	8,80
4,15		70,6	17,6	5,80		34,3	8,59
4,20		68,8	17,2	5,85		33,7	8,43
4,25		67,1	16,8	5,90	99,2	33,1	8,26
4,30		65,5	16,4	5,95	97,3	32,4	8,11
4,35		63,9	16,0	6,00	95,5	31,8	7,96
4,40		62,4	15,6
4,45		60,9	15,2
4,50		59,5	14,9
* – Диаметры отпечатков в таблице даны для шарика D = 10 мм

 

 

2.2. Практика определения твердости по Роквеллу

 

Схема прибора Роквелла типа РВ показана на рис. 3.

 

 

Рис. 3. Схема прибора Роквелла

 

Испытание на приборе Роквелла производится следующим обра­зом. Подвесив грузы и вставив в оправку шарик или алмаз 3, руко­водствуясь при этом данными табл. 2, показывающими условия стандартного определения твер­дости по Роквеллу, по ГОСТ 9013-59, испытуемый образец кла­дут на столик 1 прибора. При по­мощи штурвала 2 образец подво­дится к алмазному конусу (шари­ку) и слегка вдавливается в него (пружина 4 при этом сжимается) до достижения предварительной нагрузки 10 кгс, что отмечается на циферблате 11 установкой ма­ленькой стрелки против красной точки.

Предварительная нагрузка 10 кгс позволяет установить плот­ное соприкосновение между алма­зом (шариком) и образцом, и та­ким образом, избежать ошибок, вызываемых различной чистотой обработки поверхности испытываемых деталей. Когда маленькая стрелка установится против красной точки, необходимо повернуть ободок индикатора 11 так, чтобы ноль черной шкалы (или деление В30 красной шкалы) совпали с большой стрелкой. Легким нажимом откидывают назад рукоятку 5, и она медленно перемещается до упора, вследствие чего автоматически включается рычажная систе­ма 6 с грузами 7–9. Груз оказывает давление на алмаз (шарик) и индикатор шкалы одновременно. Благодаря масляному тормозу 10 нагрузка передается плавно, без толчков. После того как движение рукоятки прекратится, ее возвращают обратно, чем снимается ос­новная нагрузка. Большая стрелка будет указывать величину твер­дости по Роквеллу. Правильность показаний прибора Роквелла проверяется по эталонам, т.е. по образцам, твердость которых за­ранее известна.

Числа твердости по Роквеллу можно приближенно перевести в числа твердости по Бринеллю, пользуясь табл. 4, составленной на основании экспериментальных данных. Чтобы избежать неясностей и ошибок, следует всегда указывать, по какой шкале производились испытания. Для этого введены следующие условные обозначения: HRC означает, что испытания производились алмазным конусом с нагрузкой 150 кгс; HRB – испытания производились стальным шариком с нагрузкой 100 кгс, HRA – испытания производились алмазным конусом с нагрузкой 60 кгс.

Таблица 4

 

Твердость по Виккерсу	Твердость по Бринеллю (D =10мм; Р =3000 кгс)	Твердость по Роквеллу	Твердость по Виккерсу	Твердость по Бринеллю (D =10мм; Р =3000 кгс)	Твердость по Роквеллу
Шкала	Шкала
d, мм	число твер-дости	С	В	А	d, мм	число твер-дости	С	В	А
	2,20			-			4,00
	2,25			-			4,05
	2,30			-			4,10
	2,35			-			4,15
	2,40			-			4,20
	2,45			-			4,25		-
	2,50			-			4,30		-
	2,55			-			4,35		-
	2,60			-			4,40		-
	2,65			-			4,45		-
	2,70			-			4,50		-
	2,75			-			4,55		-
	2,80			-			4,60		-
	2,85			-			4,65		-
	2,90			-			4,70		-
	2,95			-			4,75		-
	3,00			-			4,80		-
	3,05			-			4,85		-
	3,10			-			4,90		-
	3,15			-			4,95		-
	3,20			-			5,00		-
	3,25			-		-	5,05		-		-
	3,30			-		-	5,10		-		-
	3,35			-		-	5,15		-		-
	3,40			-		-	5,20		-		-
	3,45			-		-	5,25		-		-
	3,50			-		-	5,30		-		-
	3,55			-		-	5,35		-		-
	3,60			-		-	5,40		-		-
	3,65			-		-	5,45		-		-
	3,70			-		-	5,50		-		-
	3,75			-		-	5,55		-		-
	3,80			-		-	5,60		-		-
	3,85			-		-	5,65		-		-
	3,90					-	5,70		-		-
	3,95					-	5,75		-		-

 

Общего точного метода перевода чисел твердости по Бринеллю на числа твердости по другим шкалам или на прочность при рас­тяжении не существует. Поэтому следует избегать таких переводов, за исключением частных случаев, когда благодаря сравнительным испытаниям имеется надежная основа для перевода.

Быстрота испытаний на приборе Роквелла и возможность изме­рять небольшие детали, так как отпечаток очень мал, дают этому способу преимущества перед способом Бринелля.

 

3. ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

См. "Инструкция по ТБ № 181".

 

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

– Краткое описание определения твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу с изложением теоретических положений и формулами.

– Результаты испытаний в виде таблицы, в которую внесены все экспериментальные данные по определению твердости.

– Таблица с пересчетом показателей твердости НВ для испытуемых материалов в соответствующие показатели по методам Виккерса и Роквелла.

 

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Определение твердости по Бринеллю.

2. Определение твердости по Роквеллу.

3. Определение твердости по Виккерсу.

4. Какой метод определения твердости применяют для закаленных сталей и твердых покрытий.

5. Какой метод определения твердости применяют для сталей и сплавов после отжига.