Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Измерение твердости по Виккерсу (ГОСТ 2999-75)

Метод Виккерса является наиболее совершенным, позволяющим измерять твердость черных и цветных металлов и сплавов, тонких деталей и поверхностных слоев в единицах, соответствующих напряжениям, возникаюшим в зоне контакта индентор - образец.

Основными достоинствами метода являются:

1. определение твердости независимо от прилагаемой нагрузки, так как сохраняется геометрическое подобие отпечатка;

2. возможность испытания как весьма твердых, так и мягких материалов, благодаря алмазному индентору и широкому интервалу испытательных нагрузок;

3. незначительное повреждение поверхности материала;

4. возможность определения твердости очень тонких пластин, слоев и покрытий.

Недостатки метода:

1. невозможность испытания крупнозернистых гетерогенных материалов из- за искажения формы отпечатка;

2. повышенная, по сравнению с методом Роквелла, продолжительность определения твердости.

Твердость по Виккерсу определяют путем вдавливания в материал алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине α=136⁰определенной силой Р в течение установленного времени (рис. 4). После снятия нагрузки измеряют диагональ d полученного на поверхности образца отпечатка.

Величину твердости рассчитывают по формуле

НV=0,102P/F,

Где Р – нагрузка,Н;

F = – площадь поверхности отпечатка, мм².

где Р - нагрузка, Н;

Тогда твердость НV = 1,8544 .

Рис. 4.

Так как поверхность отпечатка не имеет точной формы квадрата, то для расчета твердости используют среднюю величину диагонали

d=0,5(d₁+d₂),

где d₁и d₂ - длины диагоналей отпечатка (рис. 4).

Разность их длин не должна превышать 2% от длины меньшей диагонали.

Угол при вершине α=136⁰ выбран с таким расчетом, чтобы получаемая твердость была близка к твердости по Бринеллю, полученной при оптимальном угле вдавливания шарика, когда диаметр сферического отпечатка d = 0,375D. Поэтому числа твердости HV и НВ практически совпадают до 400...450 единиц. При более высокой твердости величина HV становится выше НВ вследствие влияния деформаций стального шарика.

Метод Виккерса предусматривает использование нагрузок от 9,8 Н (1кгс) до 980 Н (100 кгс). Нагрузки меньше 49 Н (5 кгс) применяют для мягких цветных металлов и сплавов. Продолжительность выдержки под нагрузкой должна составлять 10... 15 с. По техническим условиям допускается увеличение выдержки.

Для измерения твердости по методу Виккерса применяют твердомеры типа ТП-7Р-1 (ГОСТ 23677-79). При испытательных нагрузках, Н (кгс): 49 (5); 98 (10); 196 (20): 294 (30); 490 (50) и 980 (100) прибор позволяет измерять твердость черных и цветных металлов в диапазоне 8... 1000 HV.

Твердомер состоит из следующих основных узлов: рычажной системы для передачи испытательных нагрузок на образец с передаточным отношением 1:20; отсчетно-проекционной системы для проецирования отпечатка на экран с увеличением в 120 раз и измерения диагоналей отпечатка в двух взаимно-перпендикулярных направлениях; ручного привода с демпферным устройством для плавного приложения испытательных нагрузок со скоростью не более 0,5 мм/с; механизма подъема предметного столика и электрооборудования.

Испытания на твердомере ТП-7Р-1 проводят в следующем порядке:

1. Установив на подвеске требуемый груз, тумблерами, расположенными на передней стенке корпуса, включают прибор и реле времени на выдержку 12,5 и 30 с.

2. Устанавливают образец на предметный столик и поднимают его до упора в ограничитель. При этом на экране головки отсчетно-проекционной системы появляется изображение поверхности образца.

3. Переводят рукоятку привода в верхнее (рабочее) положение. Происходит включение электромагнита, который поворачивает каретку в положение "Наконечник", а опорная платформа освобождает подвеску с грузом. Рычажная система через шпиндель передает нагрузку на каретку и наконечник внедряется в поверхность образца.

4. После определенной выдержки под нагрузкой звучит звонок, и рукоятку переводят в нижнее (исходное) положение. Действие нагрузки прекращается, электромагнит отключается, и каретка под действием пружины возвращается в положение "Объектив". На экране появляется изображение полученного отпечатка.

5. С помощью штриховых шкал, нанесенных на экран, используя поворот головки, измеряют две диагонали отпечатка. Шкалы выполнены подвижными и имеют разную цену делений: большая - 0,1 мм, малая - 0,01 мм. Перемещение шкал осуществляется вращением микрометрических винтов, расположенных на головке. Левый винт перемещает' одновременно обе шкалы и служит для совмещения штриха большой шкалы с началом диагонали отпечатка. Правый микрометрический винт перемещает только малую шкалу, обеспечивающую измерение с точностью до 0,001 мм. Использование нониуса барабана этого винта, имеющего цену деления 0,001 мм, позволяет снизить погрешность измерения до 1 мкм.

В процессе испытаний по Виккерсу необходимо соблюдать следующие условия:

1. шероховатость поверхности образца должна быть не более 0,16 мм;

2. допускается измерение на криволинейных поверхностях с радиусом кривизны не менее 5 мм;

3. толщина образца или поверхностного слоя должна быть в 1,2 раза (для черных металлов) или в 1,5 раза (для цветных сплавов) больше диагонали отпечатка;

4. при неизвестной толщине испытуемого слоя необходимо провести несколько измерений, уменьшая нагрузку до тех пор, пока твердость при двух смежных нагрузках будет совпадать;

5. расстояние между центром отпечатка и краем образца или краем соседнего отпечатка должно быть не менее 2,5 длин диагонали;

6. диагональ длиной до 0,2 мм включительно измерять с погрешностью ±0,001 мм, а длиной более 0,2 мм - с погрешностью не более ± 0,5 %.

При испытании материала под нагрузкой 294 Н (30 кгс) в течение 10... 15 с условия испытания в обозначении твердости не указывают (например, 512 HV). При отличных параметрах испытаний их указывают в конце обозначения твердости через дробь (например, 220 HV 10/40, где 10 - нагрузка в кгс, 40 - время выдержки, с).

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒