Müxtəlif dizaynlarda metallardan səmərəli istifadə etmək üçün onların nə qədər möhkəm olduğunu bilmək vacibdir. Sərtlik metalların və ərintilərin ən çox hesablanan keyfiyyət xarakteristikasıdır. Onun müəyyən edilməsi üçün bir neçə üsul var: Brinell, Rockell, Super-Rockwell, Vickers, Ludwik, Shor (Monotron), Martens. Məqalədə Rokvell qardaşlarının metodu nəzərdən keçirilir.
Üsul nədir
Rockwell metodu materialların sərtliyini yoxlamaq üsuludur. Tədqiq olunan element üçün göstəricinin sərt ucunun nüfuz dərinliyi hesablanır. Bu halda, yük hər bir sərtlik şkalası üçün eyni qalır. Adətən 60, 100 və ya 150 kqf olur.
Tədqiqatdakı göstərici davamlı materialdan toplar və ya almaz konuslarıdır. Onların dairəvi uclu ucu və 120 dərəcə zirvə bucağı olmalıdır.
Bu metodun sadə və tez təkrarlana bilən olduğu aşkar edilmişdir. Bu, digər üsullardan üstündür.
Tarix
Vyana tədqiqatçı professoru Lüdviq ilk dəfə tədqiqat üçün indeterdən istifadə etməyi təklif etdimateriala nüfuz etməklə və nisbi dərinliyi hesablamaqla sərtlik. Onun metodu 1908-ci ildə Die Kegelprobe əsərində təsvir edilmişdir.
Bu metodun çatışmazlıqları var idi. Hugh və Stanley Rockwell qardaşları ölçmə sisteminin mexaniki qüsurlarını (arxa zərbələr və səth qüsurları, materialların və hissələrin çirklənməsi) aradan qaldıran yeni texnologiya təklif etdilər. Professorlar sərtlik test cihazını - nisbi nüfuz dərinliyini təyin edən bir cihaz icad etdilər. Polad bilyalı rulmanları sınaqdan keçirmək üçün istifadə edilmişdir.
Metalların sərtliyinin Brinell və Rockwell metodları ilə təyini elmi ictimaiyyətdə diqqətə layiq idi. Lakin Brinell üsulu daha aşağı idi - yavaş idi və bərkimiş çeliklər üçün istifadə edilmədi. Beləliklə, o, dağıdıcı olmayan sınaq üsulu hesab edilə bilməz.
1919-cu ilin fevralında sərtlik test cihazı 1294171 nömrəsi ilə patentləşdirilmişdir. Bu zaman Rokvelllər rulmanlar istehsal edən şirkətdə işləyirdilər.
1919-cu ilin sentyabrında Stenli Rokvell şirkəti tərk edərək Nyu York Ştatına köçdü. Orada cihazın təkmilləşdirilməsi üçün ərizə verdi və qəbul olundu. Yeni cihaz 1921-ci ildə patentləşdirilib və təkmilləşdirilib.
1922-ci ilin sonlarında Rokvell Konnektikutda hələ də fəaliyyət göstərən istilik müalicəsi zavodu qurdu. 1993-cü ildən Instron Korporasiyasının bir hissəsi.
Metodun üstünlükləri və mənfi cəhətləri
Hər bir sərtliyin hesablanması metodu unikaldır və müəyyən sahədə tətbiq oluna bilər. Brinell və Rockwell sərtlik üsullarıəsasdır.
Metodun bir sıra üstünlükləri var:
- yüksək sərtlik təcrübələri imkanı;
- sınaq zamanı səthin kiçik zədələnməsi;
- girinti diametrinin ölçülməsini tələb etməyən sadə üsul;
- test prosesi kifayət qədər sürətlidir.
Qüsurlar:
- Brinell və Vickers sərtlik test cihazları ilə müqayisədə, Rockwell metodu kifayət qədər dəqiq deyil;
- nümunə səthini diqqətlə hazırlamalıdır.
Rokvell şkalasının strukturu
Rokvel üsulu ilə metalların sərtliyini yoxlamaq üçün yalnız 11 tərəzi əldə edilmişdir. Onların fərqi uc və yükün nisbətindədir. Ucu yalnız bir almaz konusu ola bilər, həm də karbid və volfram ərintisi və ya kürə şəklində bərkimiş poladdan hazırlanmış bir top ola bilər. Quraşdırmada sabitlənmiş uc identifikator adlanır.
Tərəzi adətən Latın əlifbasının hərfləri ilə işarələnir: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
Güc testləri əsas tərəzi ilə aparılır - A, B, C:
- A Ölçüsü: 60 kqf yükü olan almaz konusu ilə sınaq. Təyinat - HRA. Belə sınaqlar nazik sərt materiallar (0,3-0,5 mm) üçün aparılır;
- B Ölçüsü: 100 kqf polad top testi. Təyinat - HRB. Testlər tavlanmış yumşaq polad və əlvan ərintilər üzərində aparılır;
- C Ölçüsü: 150 kqf konus testi. Təyinat - HRC. Testlər orta sərt metallar, bərkimiş və temperlənmiş polad və ya qalınlığı 0,5 mm-dən çox olmayan təbəqələr üçün aparılır.
Metoda görə sərtlikRokvell adətən şkalanın üçüncü hərfi ilə HR ilə işarələnir (məsələn, HRA, HRC).
Hesablama düsturu
Materialın sərtliyi ucun nüfuz dərinliyinə təsir edir. Test obyekti nə qədər sərt olsa, nüfuz bir o qədər az olacaq.
Materialın sərtliyini ədədi olaraq təyin etmək üçün düstur lazımdır. Onun əmsalları miqyasdan asılıdır. Ölçmə xətasını az altmaq üçün əsas və ilkin (10 kqf) yükün tətbiqi anında bəndin nüfuz dərinliyindəki nisbi fərqi qəbul etmək lazımdır.
Rokvell sərtliyinin ölçülməsi metodu aşağıdakı düsturun istifadəsini nəzərdə tutur: HR=N-(H-h)/s, burada H-h fərqi yüklər altında (ilkin və əsas) bəndin nisbi nüfuz dərinliyini ifadə edir, dəyər mm ilə hesablanır. N, s sabitdir, onlar xüsusi miqyasdan asılıdır.
Rockwell sərtlik test cihazı
Sərtlik test cihazı Rockwell üsulu ilə metalların və ərintilərin sərtliyini təyin etmək üçün cihazdır. Bu almaz konus (və ya top) və konusun daxil edilməli olduğu material olan bir cihazdır. Zərbə qüvvəsini tənzimləmək üçün çəki də əlavə olunur.
Vaxt göstəricisi göstərilir. Proses iki mərhələdə baş verir: birincisi, presləmə 10 kqf güclə aparılır, sonra daha güclüdür. Daha çox sıxmaq üçün konus, daha az yerə isə top istifadə olunur.
Test materialı üfüqi şəkildə yerləşdirilib. Almaz bir qolu ilə onun üzərinə endirilir. Hamar eniş üçün cihaz yağ amortizatoru olan tutacaqdan istifadə edir.
Əsas yükləmə vaxtı adətən olurmaterialdan asılı olaraq 3 ilə 6 saniyədir. Test nəticələri mövcud olana qədər əvvəlcədən yükləmə saxlanılmalıdır.
İndikatorun böyük oxu saat əqrəbi istiqamətində hərəkət edir və təcrübənin nəticəsini əks etdirir.
Təcrübədə ən populyar olanlar belə rokvell sərtlik test cihazı modelləridir:
- Sabit cihazlar "Metrotest" modeli "ITR", məsələn, "ITR-60/150-M".
- Qness GmbH modeli Q150R.
- Stasionar avtomatlaşdırılmış cihaz TIME Group Inc modeli TH300.
Sınaq Metodologiyası
Tədqiqat diqqətli hazırlıq tələb edir. Metalların sərtliyini Rockwell üsulu ilə təyin edərkən nümunənin səthi təmiz, çatlar və tərəzi olmadan olmalıdır. Yükün materialın səthinə perpendikulyar tətbiq edilib-edilmədiyini və onun masa üzərində dayanıqlı olub olmadığını daim yoxlamaq vacibdir.
Konu itələyərkən iz ən azı 1,5 mm, topu itələyərkən isə 4 mm-dən çox olmalıdır. Effektiv hesablamalar üçün nümunə əsas yükün çıxarılmasından sonra indeterin nüfuz dərinliyindən 10 dəfə qalın olmalıdır. Həmçinin, bir nümunənin ən azı 3 testi aparılmalı, bundan sonra nəticələr orta hesabla götürülməlidir.
Test addımları
Təcrübənin müsbət nəticə verməsi və kiçik xəta olması üçün onun aparılması qaydasına əməl etməlisiniz.
Sərtliyin təyini metodu üzrə təcrübənin mərhələləriRockwell:
- Ölçek seçimini müəyyənləşdirin.
- Tələb olunan bəndi quraşdırın və yükləyin.
- Cihazın quraşdırılmasını və nümunəni düzəltmək üçün iki sınaq (nəticəyə daxil deyil) çap edin.
- Referans blokunu alət masasına yerləşdirin.
- Ön yükləməni sınayın (10 kqf) və tərəzi sıfırlayın.
- Əsas yükü tətbiq edin, maksimum nəticə gözləyin.
- Yükü götürün və siferblatda qəbul edilmiş dəyəri oxuyun.
Qaydalar kütləvi məhsulları sınaqdan keçirərkən bir nümunənin sınaqdan keçirilməsinə icazə verir.
Dəqiqliyə təsir edəcək
Hər hansı bir test keçirərkən bir çox amilləri nəzərə almaq vacibdir. Rockwell sərtliyinin aşkarlanmasının da öz xüsusiyyətləri var.
Diqqət edilməli faktorlar:
- Sınaq parçasının qalınlığı. Təcrübə qaydaları ilə ucun nüfuz dərinliyindən on dəfə az olan nümunədən istifadə etmək qadağandır. Yəni, nüfuz dərinliyi 0,2 mm-dirsə, o zaman materialın qalınlığı ən azı 2 sm olmalıdır.
- Nümunə üzərində çaplar arasında məsafə olmalıdır. Bu, yaxın çapların mərkəzləri arasında üç diametrdir.
- Tədqiqatçının mövqeyindən asılı olaraq siferblatda təcrübənin nəticələrinin mümkün dəyişməsi nəzərə alınmalıdır. Yəni nəticənin oxunması bir nöqteyi-nəzərdən həyata keçirilməlidir.
Sınaqlarda mexaniki xüsusiyyətlərgüc
Materialların möhkəmlik xüsusiyyətlərini əlaqələndirin və araşdırın və Davidenkov N. N., Markovets M. P. və başqaları kimi material alimləri tərəfindən Rockwell sərtlik üsulu ilə sərtlik sınağının nəticələri əldə edilmişdir.
Girişmə sərtliyi sınağının nəticələrinə əsasən, axma gücünün hesablanması üsulları tətbiq edilir. Bu əlaqə çoxlu istilik müalicəsinə məruz qalmış yüksək xromlu paslanmayan poladlar üçün hesablanır. Bir almaz girintisindən istifadə edərkən orta kənarlaşma dəyəri yalnız +0,9% idi.
Materialların sərtliklə bağlı digər mexaniki xassələrini müəyyən etmək üçün tədqiqatlar da davam edir. Məsələn, dartılma gücü (və ya dartılma gücü), həqiqi qırılma müqaviməti və nisbi daralma.
Sərtliyi təyin etmək üçün alternativ üsullar
Sərtliyin ölçülməsi təkcə Rockwell metodu ilə mümkün deyil. Hər bir metodun əsas məqamlarını və onların fərqlərini nəzərdən keçirin. Statik yük testi:
- Tədqiqat nümunələri. Rockell və Vickers metodları nisbətən yumşaq və yüksək möhkəmlikdə olan materialları sınaqdan keçirməyə imkan verir. Brinell metodu 650 HBW-ə qədər sərtliyə malik daha yumşaq metalları öyrənmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Super-Rockwell metodu aşağı yüklərdə sərtlik testinə imkan verir.
- QOSTlar. Rokvel üsulu QOST 9013-59, Brinell metodu - 9012-59, Vikers metodu - 2999-75, Şor metodu - QOST 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868-85standartlarına uyğundur.
- Durometrlər. Rockwell və Shore tədqiqatçılarının cihazları sadədiristifadəsi və kiçik ölçüsü. Vickers avadanlığı çox nazik və kiçik nümunələrdə sınaqdan keçirməyə imkan verir.
Dinamik təzyiq altında eksperimentlər Martel, Poldinin metodu ilə Nikolaev şaquli zərbə test cihazı, Schopper və Bauman yay qurğusu və başqalarından istifadə etməklə aparılmışdır.
Sərtliyi cızmaqla da ölçmək olar. Bu cür testlər Barb faylı, Monters, Hankins, Birbaum mikroxarakterizatoru və başqalarından istifadə etməklə həyata keçirilib.
Qüsurlarına baxmayaraq, Rockwell metodu sənayedə sərtliyin yoxlanılması üçün geniş istifadə olunur. Əsasən mikroskop altında çapı ölçmək və səthi cilalamaq lazım olmadığı üçün yerinə yetirmək asandır. Ancaq eyni zamanda, metod Brinell və Vickersin təklif etdiyi tədqiqatlar qədər dəqiq deyil. Müxtəlif yollarla ölçülən sərtliyin bir asılılığı var. Yəni, Rockwell effektiv vahidləri Brinell vahidlərinə çevrilə bilər. Qanunvericilik səviyyəsində sərtlik dəyərlərini müqayisə edən ASTM E-140 kimi qaydalar mövcuddur.
