Способ измерения твердости

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ металлических образцов, заключакнцийся в том, что внедрявдт в образец индентор под измерительной нагрузкой, фиксируют начало отсчета, увеличивают нагрузку до испытательной велячины , осуществляют выдержку при этой нагрузке с последующим ее уменьшением , измеряют глубину отпечатка нн- Дейтора, по которой определяют твердостьметаллов, отличающийс я .тем, что, с целью повышения стабильности показания при больших нагрузках, после вьщержки уменьшение нагрузки осуществляют до величины , меныпей, чем измерительная нагрузка , и дополнительно увеличивают нагрузку до измерительной.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NUNVN_#_IN

РЕСПУБЛИК аю <1И з(ю G 01 N 3/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРНЪНИЙ И OTÍÐÈÒÈÉ (21) 3631487/22-03 (22) 24.06.&3 (46) 15. 12.84. Бюл; В 46 (72) Ю.В.Ежов (53) 620.178.152.4(088.8). (56) 1. Вариелло В.В. Измерение твердости металлов. M., изд-во Госкомитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР, f965, с.46-50 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ металлических образцов, заключающийся в том, что внедряют в образец индентор под измерительной нагрузкой, фиксируют начало отсчета, увеличивают нагрузку до испытательной вепичнны, осуществляют выдержку при этой нагрузке с последующим ее уменьшением, измеряют глубину отпечатка ин дентора, по которой определяют твердость. металлов, о т л и ч а ю щ и йс я .тем, что, с целью повышения стабильности показания при больших нагрузках, после выдержки уменьшение нагрузки осуществляют др величины, меньшей, чем измерительная нагрузка, и дополнительно увеличивают нагрузку до измерительной.

1129512

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при измерении твердости металлических образцов, заготовок и деталей машин. 5

Известен способ измерения твердости металлических образцов, заключающийся в том, что внедряют в образец индентор под измерительной нагрузкой, фиксируют начало отсчета, уве- 10 личивают нагрузку до испытательной величины, осуществляют выдержку при этой нагрузке с последующим ее уменьшением до величины измерительной нагрузки, измеряют глубину отпе- 15 чатка индентора, по которой определяют твердость металлов ji) °

Недостатком данного способа является нестабильность показаний при измерениях, связанная с тем, что 20 поскольку применяемые твердомеры одновременно выполняют две функции— машины для механических испытаний металлических образцов и линейно-измерительного прибора, — измерительная 25 нагрузка неодинакова при фиксировании начала отсчета глубины вдавливания индентора и при отсчете величины глубины отпечатка, хотя и создается каждый раэ одним и тем же механизмом. Это происходит иэ-за того, что фиксирование начала и конца отсчета происходит в положениях индентора, которым предшествует его движение в разных направлениях, вследствие чего на результат измерения влияет погрешность обратного хода. Поскольку погрешность обратного хода зависит от таких факторов, как люфты в звеньях механизма прибора и 40 силы трения, значения .которых нео" пределенным образом изменяются с течением времени, показания твердомера-глубиномера нестабильны, т.е. меняются с течением времени. 45

Низкая стабильность показаний твердомера по известному способу особенно заметна при использовании больших исцытательных нагрузок (до 3000 кгс) в производственных 50 условиях.

Целью изобретения является повышение стабильности показаний при больших нагрузках.

Укаэанная цель достигается тем, 55 . что согласно способу измерения твердости металлических образцов, заключающемуся в том, что внедряют в обраэец индентор под измерительной нагрузкой, фиксируют начало отсчета, увеличивают нагрузку до испытательной величины, осуществляют выдержку при этой нагрузке с последующим ее уменьшением, измеряют глубину отпечатка индентора, по которой определяют твердость металлов, после выдержки уменьшение нагрузки осуществляют до величины, меньшей, чем измерительная нагрузка, и дополнительно увеличивают нагрузку до измерительной.

Благодаря тому, что фиксирование начала и конца отсчета производят в положениях.иидентора, которым предшествует его движение в одном и том же направлении, влияние погрешности обратного хода на стабильность измерения глубины вдавливания индентора исключается.

Предлагаемый способ измерения твердости основывается на том, что в качестве меры сопротивления металла выдавливанию может приниматься не полная глубина, а лишь часть ее и главное внимание уделяется надежности измерения этой величины в производственных условиях.

На фиг.1 схематически изображен процесс вдавливания в соответствии с предлагаемым способом измерения твердости металлических образцов; на фиг.2 и фиг. 3 — графики зависимости глубины от диаметра отпечатка, полученные на двух твердомерах с разной разницей усилия прямого и обратного хода.

Способ измерения твердости осуществляется следующим образом.

В металлический образец 1 внедряют индентор 2 под измерительной нагрузкой. После нагружения индентора измерительной нагрузкой он вдавливается в испытуемый материал и в этом положении, обозначенном точкой 1, шкалу индентора твердомера-глубиномера устанавливают на нуль, т.е. фиксируют начало отсчета. 3атем увеличивают нагрузку до испытательной, под действием которой в течение времени выдержки под нагрузкой нндентор достигает точки 9 . Затем нагрузку уменьшают до значения переходной нагрузки, меньшей, чем измерительная нагрузка (величина этой нагрузки некритична и может быть равной нулю). В результате дейt 129512

3 53 0,113. 0,11

0,16 0,11

0,167, 0;123

3,63 0,137 0,13

3 ствия сил упругости материала образца отпечаток в какой-то мере восстанавливается и индентор достигает точки С . После этого нагрузку увеличивают до значения измерительной нагрузки, индентор опять углубляется и достигает точки 1). В этом положении производят отсчет глубины вдавливания индентора, которая и характеризует твердость испытуемого 10 материала. Графически эта глубина . соответствует отрезку А3.

Измерительную. нагрузку выбирают такой величины, чтобы ослабить влияние шероховатости поверхности образца, а также влияние способа установки и закрепления заготовки на точность получаемых результатов. Соотношение между измерительной и испытательной нагрузками должно быть таким, чтобы 20 величина деформации, обусловленная действием разности этих нагрузок, была достаточнойдля измерения используемым линейно-измерительным прибором с требуемой точностью. Соотноше- 25 ние между измерительной и переходной нагрузками должно быть таким, чтобы величина упругости деформации материала образца при увеличении нагрузки от значения переходной до измеритель- З0 ной превышала порог чувствительности твердомера как линейно-измерительного прибора.

Особенностью способа является его применимость для материалов, облада35 ющих упругостью и пластичностью.

Оптимальное соотношение между величинами используемых нагрузок зависит от соотношения указанных свойств испытуемого материала. Кроме того, величина измерительной нагрузки должна обеспечивать достаточное перемещение индентора, которое может быть уловлено твердомером как линейно-измерительным прибором.

Экспериментальная проверка эффективности предлагаемого способа измерения твердости произведена на двух производственных твердомерах.

Использованы образцы, изготовленные

50 из стали 40ХНМА, термически обработанные до разной твердости.

Измерительная нагрузка 1500 кгс, испытательная нагрузка 3000 кгс, пе- 55 реходная нагрузка 500 кгс. В качестве индентора использован стальной шарик диаметром 10 мм.

4 . Глубину вдавливания измеряют индикатором с ценой деления 0,01 мм, связанным с держателем шарика рычажной передачей с соотношением плеч

3:1. Диаметр полученного отпечатка измеряют с помощью отсчетного микроскопа с ценой деления 0,01 мм.

Испытания проводят по известному глубинометрическому способу (11) и по предлагаемому (h 2). О стабильности каждого способа судят по точности связи между диаметром отпечатка о и глубиной h t u h 2 соответственно для каждого способа.

3,43 О, 11 О, 107 О, 143 О, 105

3, 32 О, 107 О, 100 О, 143 0,093

3,09 0,087 0,077 0,127 0,073

3,5 0,105 0,098 0,165 0,135

3,32 О,t03 0,097 0,148 0,09

3,2 0,093 0,087 0,133 0,087

Результаты экспериментов сведены в таблицу.

Графики зависимости глубины от диаметра отпечатка в одинаковом масштабе (фиг.2 и 3) построены по результатам испытаний на твердомерах с разницей усилий прямого и обратного хода 0Р=20 кгс и а Р 45 кгс соответственно.

Кривые Q и Е отражают зависимости, присущие известному способу, а кривые Н и - предлагаемому способу. . При совмещении графиков видно, что кривые Q и Е лежат на значительном расстоянии друг от друга, что свидетельствует о нестабильности известного способа. Кривыс Н и F npu

I 129512 налоаении графиков сливаются, что свидетельствует о высокой стабильности предлагаемого способа. .Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение стабиль - 5 ности показаний, воэмокность механизации и автоматизации контрольного процесса, повышение надежности иэделий за счет повипения информативности получаемых чисел твердости.

1) 29512

Составитель В.Петрова

Текред А.Еикемезей . Корректор М.Иаксимишинец

Редактор И.Рыбченко

Тираа 822, Подписное ВНИИПИ.Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,-Раушская наб, д. 4/5

Заказ .9442/34

Филиал ППП "Патент.", г.:Ушгород, ул. Проектная, 4