Մետաղները տարբեր ձևավորումներում արդյունավետ օգտագործելու համար կարևոր է իմանալ, թե որքան ամուր են դրանք: Կարծրությունը մետաղների և համաձուլվածքների որակի ամենահաճախ հաշվարկվող բնութագրիչն է: Դրա որոշման մի քանի եղանակ կա՝ Բրինել, Ռոքել, Սուպեր-Ռոքվել, Վիկերս, Լյուդվիկ, Շոր (Մոնոտրոն), Մարթենս։ Հոդվածում քննարկվում է Ռոքվել եղբայրների մեթոդը։
Ինչ է մեթոդը
Rockwell մեթոդը նյութերի կարծրության փորձարկման մեթոդ է: Ուսումնասիրվող տարրի համար հաշվարկվում է ցուցիչի կոշտ ծայրի ներթափանցման խորությունը: Այս դեպքում յուրաքանչյուր կարծրության սանդղակի համար բեռը մնում է նույնը: Սովորաբար դա 60, 100 կամ 150 կգ է։
Ուսումնասիրության ցուցանիշը դիմացկուն նյութից պատրաստված գնդիկներն են կամ ադամանդի կոնները: Նրանք պետք է ունենան կլորացված սրածայր ծայր և 120 աստիճանի գագաթային անկյուն։
Այս մեթոդը պարզ է և արագ վերարտադրելի: Ինչն այն առավելություն է տալիս այլ մեթոդների նկատմամբ։
Պատմություն
Վիեննայի հետազոտող պրոֆեսոր Լյուդվիգը առաջինն առաջարկեց հետազոտության համար օգտագործել ներդիրկարծրություն՝ նյութի մեջ ներթափանցելով և հարաբերական խորությունը հաշվելով։ Նրա մեթոդը նկարագրված է 1908 թվականի Die Kegelprobe աշխատության մեջ:
Այս մեթոդն ուներ թերություններ: Եղբայրները Հյու և Սթենլի Ռոքվելները առաջարկեցին նոր տեխնոլոգիա, որը վերացնում էր չափման համակարգի մեխանիկական անկատարության սխալները (հակազդեցություններ և մակերեսային թերություններ, նյութերի և մասերի աղտոտում): Պրոֆեսորները հորինել են կարծրության չափիչ՝ սարք, որը որոշում է ներթափանցման հարաբերական խորությունը: Այն օգտագործվել է պողպատե գնդիկավոր առանցքակալների փորձարկման համար:
Մետաղների կարծրության որոշումը Բրինելի և Ռոքվելի մեթոդներով արժանացավ գիտական հանրության ուշադրությանը։ Բայց Բրինելի մեթոդը զիջում էր. այն դանդաղ էր և չէր օգտագործվում կարծրացած պողպատների համար: Այսպիսով, այն չէր կարող համարվել ոչ կործանարար փորձարկման մեթոդ։
1919 թվականի փետրվարին կարծրության ստուգիչը արտոնագրվեց 1294171 համարով: Այդ ժամանակ Ռոքվելսն աշխատում էր գնդիկավոր կրող ընկերությունում:
1919 թվականի սեպտեմբերին Սթենլի Ռոքվելը թողեց ընկերությունը և տեղափոխվեց Նյու Յորք նահանգ: Այնտեղ նա սարքի կատարելագործման հայտ է ներկայացրել, որն ընդունվել է։ Նոր սարքը արտոնագրվել և կատարելագործվել է 1921 թվականին։
1922 թվականի վերջին Ռոքվելը հիմնեց ջերմամշակման կայան, որը մինչ այժմ գործում է Կոնեկտիկուտում: Instron Corporation-ի մաս 1993 թվականից։
Մեթոդի առավելություններն ու թերությունները
Յուրաքանչյուր կարծրության հաշվարկման մեթոդ եզակի է և կիրառելի որոշ տարածքներում: Բրինելի և Ռոքվելի կարծրության մեթոդներըհիմնական են։
Մեթոդի մի շարք առավելություններ կան.
- բարձր կարծրության փորձերի հնարավորություն;
- թեստավորման ընթացքում մակերեսային փոքր վնաս;
- պարզ մեթոդ, որը չի պահանջում ներծծման տրամագծի չափում;
- թեստավորման գործընթացը բավական արագ է:
Թերություններ.
- համեմատած Brinell-ի և Vickers-ի կարծրության ստուգիչների հետ՝ Rockwell մեթոդը բավականաչափ ճշգրիտ չէ.
- պետք է ուշադիր պատրաստել նմուշի մակերեսը:
Ռոքվելի սանդղակի կառուցվածքը
Մետաղների կարծրությունը Rockwell մեթոդով ստուգելու համար ստացվել է ընդամենը 11 կշեռք: Նրանց տարբերությունը կայանում է ծայրի և բեռի հարաբերակցության մեջ: Ծայրամասը կարող է լինել ոչ միայն ադամանդի կոն, այլ նաև կարբիդի և վոլֆրամի համաձուլվածքի գնդիկ, գնդիկի տեսքով կարծրացած պողպատից: Տեղադրման մեջ ամրագրված հուշումը կոչվում է նույնացուցիչ:
Կշեռքները սովորաբար նշվում են լատինական այբուբենի տառերով՝ A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
Ուժի թեստերն անցկացվում են հիմնական կշեռքներով՝ A, B, C:
- Սանդղակ A. փորձարկում ադամանդե կոնով, 60 կգֆ բեռով: Նշանակում՝ HRA: Նման փորձարկումները կատարվում են բարակ կոշտ նյութերի համար (0,3-0,5 մմ);
- Կշեռք B. 100 կգ պողպատե գնդակի փորձարկում: Նշանակում՝ HRB: Փորձարկումները կատարվում են հալված մեղմ պողպատի և գունավոր համաձուլվածքների վրա;
- Կշեռք C՝ 150 կգֆ կոնի փորձարկում: Նշանակում՝ ԲՈՀ: Փորձարկումները կատարվում են միջին կարծր մետաղների, կարծրացած և կոփված պողպատի կամ 0,5 մմ-ից ոչ ավելի հաստությամբ շերտերի համար։
Կարծրություն մեթոդովՌոքվելը սովորաբար նշվում է HR սանդղակի երրորդ տառով (օրինակ՝ HRA, HRC):
Հաշվի բանաձև
Նյութի կարծրությունը ազդում է ծայրի ներթափանցման խորության վրա: Որքան դժվար լինի փորձարկման առարկան, այնքան ավելի քիչ ներթափանցումը կլինի:
Նյութի կարծրությունը թվայինորեն որոշելու համար անհրաժեշտ է բանաձև: Դրա գործակիցները կախված են սանդղակից: Չափման սխալը նվազեցնելու համար պետք է ընդունել միջանցքի ներթափանցման խորության հարաբերական տարբերությունը հիմնական և նախնական (10 կգֆ) բեռի կիրառման պահին։
Ռոքվելի կարծրության չափման մեթոդը ներառում է բանաձևի օգտագործումը. հաշվարկված մմ-ով: N, s-ը հաստատուններ են, դրանք կախված են կոնկրետ սանդղակից:
Rockwell կարծրության ստուգիչ
Կարծրության ստուգիչը մետաղների և համաձուլվածքների կարծրությունը Rockwell մեթոդով որոշող սարք է։ Դա ադամանդե կոն (կամ գնդիկ) ունեցող սարք է և այն նյութը, որի մեջ պետք է մտնի կոնը։ Կցված է նաև կշիռ՝ հարվածի ուժը կարգավորելու համար։
Ցուցադրվում է Ժամանակի ցուցիչը: Գործընթացը տեղի է ունենում երկու փուլով՝ նախ սեղմումը կատարվում է 10 կգ/մ ուժով, ապա ավելի ուժեղ։ Ավելի շատ սեղմելու համար օգտագործվում է կոն, ավելի քիչ՝ գնդակ։
Թեստային նյութը տեղադրվում է հորիզոնական: Ադամանդը լծակով իջեցվում է դրա վրա։ Սահուն վայրէջք կատարելու համար սարքն օգտագործում է բռնակ՝ յուղի հարվածային կլանիչով:
Բեռնման հիմնական ժամանակը սովորաբար3-ից 6 վայրկյան է՝ կախված նյութից: Նախաբեռնումը պետք է պահպանվի մինչև թեստի արդյունքները հասանելի լինեն:
Ցուցանիշի մեծ սլաքը շարժվում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ և արտացոլում է փորձի արդյունքը։
Գործնականում ամենահայտնին քարհորի կարծրության ստուգիչ մոդելներն են.
- Ստացիոն սարքեր «Metrotest» մոդել «ITR», օրինակ՝ «ITR-60/150-M».
- Qness GmbH մոդել Q150R.
- Ստացիոնար ավտոմատ սարք TIME Group Inc մոդել TH300։
Թեստավորման մեթոդիկա
Հետազոտությունը զգույշ նախապատրաստություն է պահանջում: Ռոքվելի մեթոդով մետաղների կարծրությունը որոշելիս նմուշի մակերեսը պետք է լինի մաքուր, առանց ճաքերի և թեփուկների։ Կարևոր է անընդհատ ստուգել՝ արդյոք բեռը ուղղահայաց է կիրառվում նյութի մակերեսին, և արդյոք այն կայուն է սեղանի վրա։
Կոնը հրելիս դրոշմը պետք է լինի առնվազն 1,5 մմ, իսկ գնդակը հրելիս՝ 4 մմ-ից ավելի։ Արդյունավետ հաշվարկների համար նմուշը պետք է լինի 10 անգամ ավելի հաստ, քան ներթափանցման խորությունը հիմնական բեռը հեռացնելուց հետո: Նաև պետք է կատարվի մեկ նմուշի առնվազն 3 թեստ, որից հետո արդյունքները միջինացվեն։
Թեստային քայլեր
Որպեսզի փորձն ունենա դրական արդյունք և փոքր սխալ, պետք է հետևել դրա անցկացման կարգին։
Ըստ կարծրության որոշման մեթոդի փորձի փուլերըՌոքվել՝
- Որոշեք սանդղակի ընտրությունը։
- Տեղադրեք անհրաժեշտ ներդիրը և բեռնեք:
- Կատարեք երկու փորձնական (արդյունքների մեջ չներառված) տպում սարքի և նմուշի տեղադրումը շտկելու համար:
- Տեղադրեք հղման բլոկը գործիքի սեղանի վրա:
- Փորձարկեք նախապես բեռնվածությունը (10 կգֆ) և վերակայեք սանդղակը:
- Կիրառեք հիմնական բեռը, սպասեք առավելագույն արդյունքների։
- Հեռացրեք բեռը և կարդացեք ստացված արժեքը հավաքատեղի վրա:
Կանոնակարգերը թույլ են տալիս մեկ նմուշի փորձարկում զանգվածային արտադրանքի փորձարկման ժամանակ:
Որը կազդի ճշգրտության վրա
Ցանկացած թեստ անցկացնելիս կարևոր է հաշվի առնել բազմաթիվ գործոններ։ Rockwell կարծրության հայտնաբերումը նույնպես ունի իր առանձնահատկությունները:
Գործոններ, որոնց պետք է ուշադրություն դարձնել.
- Փորձաքարի հաստությունը: Փորձի կանոններով արգելվում է օգտագործել նմուշ, որը տասնապատիկ պակաս է ծայրի ներթափանցման խորությունից։ Այսինքն, եթե ներթափանցման խորությունը 0,2 մմ է, ապա նյութը պետք է լինի առնվազն 2 սմ հաստությամբ։
- Նմուշի վրա տպումների միջև պետք է լինի հեռավորություն: Այն գտնվում է երեք տրամագծով մոտ տպագրության կենտրոնների միջև:
- Պետք է հաշվի առնել թվաքանակի վրա փորձի արդյունքների հնարավոր փոփոխությունը՝ կախված հետազոտողի դիրքից։ Այսինքն՝ արդյունքի ընթերցումը պետք է իրականացվի մեկ տեսանկյունից։
Մեխանիկական հատկություններ թեստերումուժ
Առանձնացրեք և ուսումնասիրեք նյութերի ամրության բնութագրերը և կարծրության փորձարկման արդյունքները Ռոքվելի կարծրության մեթոդով ստացվել են այնպիսի նյութագետների կողմից, ինչպիսիք են Դավիդենկով Ն. Ն., Մարկովեց Մ. Պ. և այլք:
Համաձայն նահանջային կարծրության փորձարկման արդյունքների, կիրառվում են զիջման ուժի հաշվարկման մեթոդներ։ Այս հարաբերությունը հաշվարկվում է բարձր քրոմով չժանգոտվող պողպատների համար, որոնք ենթարկվել են բազմաթիվ ջերմային մշակումների: Միջին շեղման արժեքը, երբ օգտագործվում է ադամանդի ներդիր, եղել է ընդամենը +0,9%.
Հետազոտություններ են իրականացվում նաև կարծրության հետ կապված նյութերի այլ մեխանիկական հատկությունների որոշման համար: Օրինակ՝ առաձգական ուժը (կամ առաձգական ուժը), ճշմարիտ կոտրվածքի դիմադրությունը և հարաբերական կծկումը։
Կարծրության որոշման այլընտրանքային մեթոդներ
Կարծրության չափումը հնարավոր է ոչ միայն Rockwell մեթոդով։ Հաշվի առեք յուրաքանչյուր մեթոդի հիմնական կետերը և դրանց տարբերությունները: Ստատիկ բեռնվածության փորձարկում՝
- Ուսումնասիրության նմուշներ. Ռոքելի և Վիկերսի մեթոդները հնարավորություն են տալիս փորձարկել համեմատաբար փափուկ և բարձր ամրության նյութերը: Բրինելի մեթոդը նախատեսված է մինչև 650 HBW կարծրությամբ ավելի փափուկ մետաղներ ուսումնասիրելու համար: Super-Rockwell մեթոդը թույլ է տալիս կարծրության փորձարկում ցածր բեռների դեպքում:
- ԳՕՍՏ. Rockwell մեթոդը համապատասխանում է ԳՕՍՏ 9013-59, Բրինելի մեթոդին` 9012-59, Վիկերսի մեթոդին` 2999-75, Շոր մեթոդին` ԳՕՍՏ 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 5. 868-:
- Դուրոմետրեր. Rockwell և Shore հետազոտողների սարքերը պարզ ենօգտագործումը և փոքր չափը: Vickers սարքավորումները թույլ են տալիս փորձարկել շատ բարակ և փոքր նմուշների վրա:
Փորձերը դինամիկ ճնշման տակ իրականացվել են Martel, Poldi մեթոդով, օգտագործելով Նիկոլաևի ուղղահայաց հարվածային փորձարկիչը, Schopper և Bauman զսպանակ սարքը և այլն:
Կարծրությունը կարելի է չափել նաև քերծվածքով։ Նման թեստերն իրականացվել են Barb ֆայլի, Monters, Hankins, Birbaum միկրոբնորոշիչի և այլ սարքերի միջոցով:
Չնայած իր թերություններին, Rockwell մեթոդը լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ կարծրության փորձարկման համար: Այն հեշտ է կատարել, հիմնականում պայմանավորված է նրանով, որ անհրաժեշտ չէ չափել տպագրությունը մանրադիտակի տակ և փայլեցնել մակերեսը։ Բայց միևնույն ժամանակ մեթոդը այնքան էլ ճշգրիտ չէ, որքան Բրինելի և Վիկերսի առաջարկած ուսումնասիրությունները: Կարծրությունը, որը չափվում է տարբեր ձևերով, ունի կախվածություն: Այսինքն, Rockwell արդյունավետ միավորները կարող են փոխարկվել Brinell միավորների: Օրենսդրական մակարդակում կան կանոնակարգեր, ինչպիսիք են ASTM E-140-ը, որոնք համեմատում են կարծրության արժեքները:
