Fortësia e Vickers. Shkalla dhe metoda e Vickers. Shtojca D (informative) Pasiguria e matjes së fortësisë së Vickers Në cilat njësi matet fortësia e Vickers?

Metoda konsiston në shtypjen e një maje diamanti (indenter), në formë si një piramidë e rregullt tetraedrale me një kënd kulmi prej 136°, në kampion (produkt) nën ngarkesë. R dhe matja e diagonales së printimit d, mbetur pas heqjes së ngarkesës ( oriz. 1.6).

Oriz. 1.6. Metoda Vickers: a – skema e matjes; b – lloji i printimit

[MPa], (1,6)

Nëse R shprehur në N, dhe

[kgf/mm 2], (1,7)

Nëse R shprehur në kgf.

Diagonale e shtypjes d matet duke përdorur një mikroskop të montuar në pajisje. Numri i fortësisë së Vickers H.V. përcaktohet duke përdorur tabela të veçanta bazuar në vlerën e matur d.

Metoda përdoret për të përcaktuar fortësinë e pjesëve të holla dhe shtresave të hollë sipërfaqësore me fortësi të lartë. Si rregull, përdoren ngarkesa të vogla: 10, 30, 50, 100, 200, 500 N. Sa më i hollë të jetë materiali, aq më e vogël duhet të jetë ngarkesa.

Diagrami kinematik i një pajisjeje për matjen e fortësisë duke përdorur metodën Vickers është paraqitur në oriz. 1.7.

Oriz. 1.7. Diagrami i një pajisjeje për matjen e fortësisë Vickers:

1 − Tabela për montimin e mostrës; 2 - volant; 3 – shufër me një piramidë diamanti;

4− pedale këmbëzore 5− suspension me prizëm 6− mikroskop;

Avantazhi Kjo metodë është që ju mund të matni fortësinë e çdo materiali, produkti të hollë, shtresa sipërfaqësore. Saktësia dhe ndjeshmëria e lartë e metodës.

Numrat e fortësisë Vickers dhe Brinell për materialet me fortësi deri në 450 NV, praktikisht përkojnë.

Megjithatë, matjet piramidale japin vlera më të sakta për metalet me fortësi të lartë sesa matjet me top ose kon. Piramida e diamantit ka një kënd të madh maje (136°) dhe diagonalja e dhëmbëzimit të saj është afërsisht shtatë herë thellësia e dhëmbëzimit, gjë që rrit saktësinë e matjes së dhëmbëzimit edhe kur piramida depërton në një thellësi të cekët dhe e bën këtë metodë veçanërisht të përshtatshme për përcaktimin fortësia e lidhjeve të holla ose të forta.

Gjatë testimit të shtresave të forta dhe të brishta (të nitriduara, të cianiduara), nganjëherë krijohen çarje (patate të skuqura) pranë qosheve të printimit, nga pamja e të cilave mund të gjykohet brishtësia e shtresës që matet.

Metoda e mikrofortësisë - Metoda Hrushov-Berkovich

Matja e mikrofortësisë (GOST 9450-76) synon të përcaktojë fortësinë e kokrrave individuale, fazat dhe përbërësit strukturorë të lidhjes ( oriz. 1.8), shtresa shumë të holla (të qindtat e milimetrit), dhe jo një fortësi "mesatare", si kur matni makrofortësinë.

Një pajisje për përcaktimin e mikrofortësisë së llojit PMT-3, e zhvilluar nga M. M. Hrushovi dhe E. S. Berkovich ( oriz. 1.9), ka një trekëmbësh 1 mikroskop vertikal me një tub që lëviz lart e poshtë duke përdorur një vidë makrometrike 2 dhe vidhos mikrometrike 3 . Një mikrometër okular është montuar në skajin e sipërm të tubit 4 , dhe një shufër është fiksuar në skajin e poshtëm 5 me piramidë diamanti, vrima e errët 6 dhe lente 7 , Ndriçuesi opak përmban një llambë 6 V, e cila mundësohet nga rrjeti elektrik përmes një transformatori.

Pajisja është e pajisur me dy lente për shikimin e mikroseksioneve me zmadhim 478 × dhe 135 ×. Okulumi zmadhohet 15 herë.

Mikrometri i okularit ka një rrjetë fikse, një daulle mikrometër të mbetur dhe një karrocë me një rrjetë të lëvizshme. Në rrjetën e palëvizshme, 5 mm të gjatë, vihen re goditje me numra dhe një katror me kënd të drejtë, kulmi i të cilit përkon me numrin 0. Në rrjetën e lëvizshme ka një katror me kënd të drejtë dhe dy shenja.

Oriz. 1.9. Diagrami i pajisjes PMT-3 për matjen e mikrofortësisë:

1 − mikroskop; 2 − vidhos mikrometrike; 3 − vidhos mikrometrike; 4 − mikrometër okular; 5 − shufër me një piramidë diamanti; 6 – vrima e errët; 7 − lente; 8 − tabela për instalimin e mikroseksioneve; 9 − dorezë tavoline; 10 − vidë tavoline; 11 − vida rregulluese;

Fortësia e Vickers përcaktohet duke matur diagonalet e dhëmbëzimit të marrë në sipërfaqen e provës kur futet një piramidë tetraedrale diamanti me një kënd kulmi α = 136º (shih Fig. 3).

Fig.3. Skema për përcaktimin e fortësisë së metalit duke përdorur metodën Vickers:

Pas heqjes së ngarkesës së dhëmbëzimit, maten diagonalet e printimit d 1 dhe d 2. Numri i fortësisë Vickers përfaqëson ngarkesën për njësi sipërfaqe të një mbrese piramidale.

H.V.
,

ku HV është fortësia e Vickers, R- ngarkesa;
,d 1 dhe d 2 - diagonale të shtypura, mm. Zakonisht vlera R pranohet brenda 50...1000 N (5...100 kgf). Vlerat diagonale maten duke përdorur një mikroskop. Parametrat kryesorë për përcaktimin e fortësisë së Vickers janë: ngarkesa – 30 kgf, koha e mbajtjes për çeliqet – 10...15 Me, dimensioni i numrit të fortësisë (kgf/mm 2) nuk është i specifikuar. Për shembull, 420 HV nënkupton ngurtësinë e përftuar me këto parametra. Nëse parametrat ndryshojnë nga ato bazë (për metalet me ngjyra, kohëzgjatja e ekspozimit të dhëmbëzimit nën ngarkesë merret 30 Me) atëherë ato shkruhen, për shembull, 450 HV10/15 - do të thotë që një numër fortësie Vickers prej 450 u mor me një ngarkesë prej 10 kgf(98.1 N) aplikuar në piramidën e diamantit për 15 Me.

Kushtet për kryerjen e matjeve. Sipërfaqja e kampionit të provës duhet të ketë një vrazhdësi Ra<0,32 и быть свободной от окисной плёнки и посторонних веществ. Опорная поверхность приборного столика должна быть чистой. Температура испытаний 20°+5°С. Минимальная толщина образца должна быть больше диагонали отпечатка в 1,2 раза для стальных изделий и в 1,5 раза для изделий цветных металлов.

Përparësitë e metodës: aftësia për të matur fortësinë e produkteve shumë të forta dhe të holla (trashësia më e vogël se 0.3 mm), shtresat sipërfaqësore të pjesëve, veshjet.

Të metat metodë : kërkesa të larta për pastërtinë dhe vrazhdësinë e sipërfaqes së kampionit të provës.

Metoda e mikrofortësisë

Metoda e mikrofortësisë është e ngjashme me metodën Vickers. Numri i mikrofortësisë përcaktohet duke pjesëtuar ngarkesën normale të aplikuar në majën e diamantit, të shprehur në njuton, me zonën konvencionale të sipërfaqes anësore të printimit, e shprehur në mm 2. Për shembull, 582 N/mm 2, që korrespondon me 59.3 kgf/mm 2. Maja e diamantit mund të formësohet si një piramidë tetraedrale, rombike ose trekëndore, ose dy cilindrike. Në emërtimet e fortësisë, forma e majës tregohet si një indeks i shkronjës H, për shembull, Н □, Н ◊, Н ∆. Vlera e fortësisë shkruhet në formën e mëposhtme: H □ =582.

Kjo metodë mat mikrofortësinë e përbërësve individualë strukturorë dhe fazave të lidhjeve, ndryshimet e fortësisë përgjatë thellësisë së shtresës sipërfaqësore, etj.

Pajisjet dhe mjetet

Testues i fortësisë Brinell, testues i fortësisë Rockwell, testues i fortësisë Vickers, mostra metali.

Rradhe pune

1. Studioni udhëzimet.

2. Njihuni me instrumentet dhe teknikat e matjes.

3. Matni fortësinë e një kampioni metalik duke përdorur metodën Brinell.

Përcaktimi i fortësisë HB kryhet në një shtypës Brinell (testuesi i fortësisë tip TSh) në rendin e mëposhtëm. Mostra (pjesa) e provës vendoset në tryezën e objektit me sipërfaqen e lëmuar të kthyer nga lart. Duke e rrotulluar volantin, tavolina e instrumentit ngrihet në mënyrë që dhëmbëzimi (topi) të mund të shtypet në sipërfaqen që testohet. Volanti rrotullohet deri në fund dhe duke shtypur një buton ndizet motori elektrik, i cili gradualisht ngarkon shufrën me dhëmbëzimin e fiksuar në të. Topi shtypet në materialin që testohet nën ndikimin e ngarkesës. Ngarkesa funksionon për një kohë të caktuar (10...60 s), e vendosur nga një stafetë kohore. Pas kësaj, rrotulloni volantin për të hequr ngarkesën, ulni tabelën e instrumentit dhe hiqni kampionin. Diametri i printimit matet duke përdorur një mikroskop leximi (xham zmadhues Brinell), okulari i të cilit ka një shkallë me ndarje që korrespondojnë me të dhjetat e milimetrit. Matja kryhet me një saktësi prej 0,05 mm në dy drejtime pingule reciproke; për të përcaktuar fortësinë, duhet të merret mesatarja e vlerave të marra.

4. Matni fortësinë e një kampioni metalik duke përdorur metodën Rockwell.

Fortësia matet duke përdorur një pajisje Rockwell, e cila ka një tregues, një shufër me një dhëmbëzimi, një fazë, një volant dhe një peshë që përcakton madhësinë e ngarkesës. Treguesi është një numërues në të cilin ka dy shkallë (e zezë dhe e kuqe) dhe dy shigjeta - një e madhe (treguesi i ngurtësisë) dhe një e vogël - për të kontrolluar sasinë e parangarkesës që jepet nga rrotullimi i volantit. Një majë me një kon diamanti ose top çeliku është instaluar në shufër.

Tabela me mostrën matëse të instaluar në të ngrihet duke rrotulluar volantin derisa shigjeta e vogël të jetë përballë pikës së kuqe në shkallë. Kjo do të thotë që maja shtypet në kampion nën një ngarkesë prej 10 kgf. Pas kësaj, rrotulloni shkallën e treguesit (rrethin e numrit) derisa numri 0 në shkallën e zezë të përkojë me shigjetën e madhe. Pastaj ngarkesa kryesore ndizet dhe pas ndalimit, shigjetat lexojnë vlerën e fortësisë së Rockwell, e cila është një numër. Tabela me mostrën ulet duke rrotulluar volantin.

Fortësia duhet të matet të paktën 3 herë në një kampion, duke marrë mesataren e rezultateve.

5. Krahasoni vlerat e fituara të fortësisë (shih tabelën 1) dhe shkruani fortësinë përkatëse të Vickers.

6. Njihuni me metodën Vickers për matjen e fortësisë së metaleve.

7. Përgatitni një raport mbi punën.

Fortësia e metalit quaj vetinë e tij për t'i rezistuar deformimit plastik gjatë veprimit të kontaktit të një trupi maje standarde në shtresat sipërfaqësore të materialit.

Testimi i fortësisë është metoda kryesore për vlerësimin e cilësisë së trajtimit termik të një produkti.

Përcaktimi i fortësisë nga Metoda Brinell. Metoda bazohet në futjen e një topi çeliku në një sipërfaqe të sheshtë nën ngarkesë. Numri i fortësisë NV përcaktohet nga raporti i ngarkesës me sipërfaqen sferike të printimit.

Metoda Rockwell (HR) bazohet në shtypjen statike në sipërfaqen e provës së majës nën një ngarkesë të caktuar. Topat e çelikut përdoren si majë për materiale me fortësi deri në 450 HR. Në këtë rast, ngurtësia shënohet si HRB. Kur përdorni një kon diamanti, ngurtësia tregohet si HRA ose H.R.C.(në varësi të ngarkesës).

Fortësia e Vickers (HV) përcaktohet nga shtypja statike e një piramide tetraedrale diamanti në sipërfaqen e provës. Gjatë provës, dhëmbëzimi matet me një saktësi prej 0,001 mm duke përdorur një mikroskop, i cili është pjesë përbërëse e instrumentit Vickers.

Metoda e bregut. Thelbi i kësaj metode është përcaktimi i ngurtësisë së materialit të mostrës nga lartësia e kërcimit të goditjes që bie në sipërfaqen e trupit të provës nga një lartësi e caktuar. Fortësia vlerësohet në njësi konvencionale në përpjesëtim me lartësinë e kërcimit të sulmuesit.

Numrat e fortësisë së HRC për disa pjesë dhe mjete

Tabela e marrëdhënieve midis numrave të fortësisë sipas Brinell, Rockwell, Vickers, Shore

Vlerat e treguara të fortësisë Rockwell, Vickers dhe Shore korrespondojnë me vlerat e fortësisë Brinell të përcaktuara duke përdorur një top me diametër 10 mm.

Vrima me fileto

Elementet strukturore

Tabela e shpimeve për vrima për prerjen e fijeve cilindrike të tubave.

Madhësitë e arrave të çelësave

Mbërthyes

Dimensionet bazë të çelësit për kokat e bulonave gjashtëkëndore dhe dadot gjashtëkëndore.

Kodet G dhe M

Përpunimi CNC

Shembuj, përshkrim dhe interpretim i kodeve L dhe M për krijimin e programeve të kontrollit në frezë dhe torno CNC.

Metoda Vickers- metoda e matjes së fortësisë së metaleve dhe lidhjeve sipas Vickers. Rregulluar nga GOST 2999-75 dhe ISO 6507.

Thelbi i metodës është të shtypni një piramidë diamanti të rregullt katërkëndor me një kënd prej 136° midis fytyrave të kundërta në materialin e provës.

Fortësia e Vickers llogaritet duke e ndarë ngarkesën P me sipërfaqen e dhëmbëzimit piramidal që rezulton. Metoda Vickers ju lejon të përcaktoni ngurtësinë e sipërfaqeve të nitriduara dhe të çimentuara, si dhe materialeve me fletë të hollë.

Ekziston një marrëveshje e mirë midis vlerave të fortësisë Vickers dhe Brinell në rangun nga 100 në 450 HV. Fortësia e Vickers në të gjitha rastet tregohet me shkronjat HV pa treguar dimensionin - kgf/mm² (10MPa).

Parametrat kryesorë gjatë matjes së fortësisë së Vickers janë ngarkesa P deri në 980,7 N (100 kgf) dhe koha e mbajtjes 10-15 s.

Në raste të tjera, pas simbolit HV, tregohen indekset, të ndara me një prerje dhe që tregojnë ngarkesën dhe kohën e mbajtjes, dhe të ndara nga një vizë - numri i fortësisë.

Disavantazhet e metodës

Disavantazhi kryesor i metodës është varësia e fortësisë së matur nga ngarkesa e aplikuar ose thellësia e depërtimit të indenterit (fenomeni i efektit të madhësisë, i quajtur shpesh efekti i madhësisë së indentacionit në literaturën angleze). Kjo varësi është veçanërisht e theksuar në ngarkesa të ulëta.

Fortësia e një materiali nënkupton rezistencën e tij ndaj deformimit plastik lokal kur një trup tjetër që nuk i nënshtrohet një deformimi të tillë depërton në të. Nga përkufizimi rezulton se fortësia e trupit të ngulitur duhet të kalojë atë të mostrës së provës me një sasi të mjaftueshme. Le të shqyrtojmë përcaktimin e fortësisë duke përdorur metodën Vickers.

Të gjitha metodat ndryshojnë si në teknologjinë e matjes ashtu edhe në instrumentet dhe pajisjet e përdorura. Tre metodat më të zakonshme për përcaktimin e fortësisë janë:

• Rezistenca ndaj shtypjes së një maje të fortë (indenter) në kampionin e provës. Forma e indenterit mund të jetë shumë e larmishme - në formën e një koni, topi, piramide, etj.
• Rezistenca ndaj gërvishtjeve nga mostrat e referencës me rezistencë të lartë.
• Përcaktimi i rezistencës së rrotullimit të një lavjerrës, ku trupi i provës është mbështetës i një maje të një forme të caktuar.

Shumica e matjeve bëhen në sipërfaqen e sheshtë të materialit që testohet. Çdo metodë për përcaktimin e karakteristikave teknike jep një gabim të caktuar. Për saktësi më të madhe, kërkohet pajtueshmëria me kushtet për madhësinë e mostrës së provës dhe trashësinë minimale të saj. Për më tepër, secila teknikë funksionon vetëm brenda një gamë të caktuar vlerash matëse.

Thelbi i metodës

Metoda e përcaktimit të fortësisë Vickers bazohet në studimin e varësisë së thellësisë së depërtimit të një koni diamanti (indenter) në materialin në studim nga madhësia e forcës. Pas heqjes së forcës, një gjurmë mbetet në sipërfaqen e kampionit që korrespondon me thellësinë e zhytjes së dhëmbëzimit. Për shkak të faktit se dimensionet gjeometrike të dhëmbëzimit janë të njohura dhe të rregulluara rreptësisht, në vend të thellësisë së zhytjes, përcaktohet zona e dhëmbëzimit në shtresën sipërfaqësore të materialit testues.

Përcaktimi i fortësisë Vickers është i mundur për substancat me vlerat më të larta, pasi koni i provës është një piramidë diamanti, e cila ka fortësinë maksimale të njohur.

Indentuesi është bërë në formën e një piramide katërkëndëshe me kënde ndërmjet faqeve prej 136°. Ky kënd u zgjodh për të afruar vlerat e metodës Vickers me metodën Brinnell. Kështu, vlerat e fortësisë brenda intervalit 400-450 njësi janë praktikisht të njëjta, veçanërisht në zonën e vlerave më të ulëta.

Fortësia e Vickers përcaktohet duke shtypur një piramidë në mostrën e provës nën ndikimin e një force të një madhësie të caktuar. Duke ditur forcën e aplikuar dhe zonën e dhëmbëzimit, është e mundur të përcaktohet ngurtësia e sipërfaqes së materialit të provës.

Në vend të llogaritjes së sipërfaqes së printimit, përdoren vlerat e diagonaleve të matura të rombit, midis të cilave ekziston një lidhje e drejtpërdrejtë.

Rezultati përfundimtar i fortësisë përcaktohet nga formula:

HV = 1,854∙F/d 2

Në këtë formulë, F është vlera e forcës dhe d është diagonalja e diamantit.

Si rregull, kur bëni matjet e Vickers, nuk përdoren llogaritjet sipas formulës së dhënë, por vlerat e tabeluara përdoren në bazë të forcës së aplikuar, kohës së ekspozimit dhe zonës së gjurmës që rezulton.

Shkarkoni GOST 2999-75

Vlera e forcës së aplikuar është e rregulluar dhe është 30 kg. Koha e ekspozimit në sipërfaqe është zakonisht 10-15 s. Këto janë vlerat më të zakonshme, por në shumë situata është e nevojshme të veprohet në materialin e mostrës duke përdorur vlera të tjera të forcës.

Shumica e instrumenteve matëse janë përshtatur me disa vlera diskrete dhe rreptësisht të standardizuara të forcës.

Madhësia e ngarkesës varet nga materiali që matet (ngurtësia e pritshme e tij). Sa më e vështirë të jetë sipërfaqja e materialit të provës, aq më e madhe është ngarkesa. Kjo është shkaktuar nga dëshira për të zvogëluar gabimin në përcaktimin e zonës dhe për të zvogëluar ndikimin e viskozitetit të materialit.

Për të reduktuar gabimin, vendosen kufizime edhe në madhësinë e mostrës së provës. Trashësia minimale e mostrës duhet të jetë 1,2-1,5 herë diagonalja e pritur e printimit, në varësi të llojit të metalit (vlera më e vogël korrespondon me çelikun, vlera më e madhe është menduar për metalet me ngjyra). Distanca midis skajit të mostrës ose skajit të printimit të mëparshëm dhe qendrës së printimit duhet të jetë së paku 2,5 herë diagonalja.

Kërkesa të veçanta vendosen edhe për pastërtinë e sipërfaqes. Vrazhdësia e saj nuk duhet të kalojë 0,16 mikron, që do të thotë se sipërfaqja duhet të lustrohet.

Dimensionet e vogla lineare të kampionit kërkojnë përdorimin e një mikroskopi për të matur madhësinë e printimit, dhe sa më i fortë të jetë kampioni, aq më i qartë imazhi që mikroskopi duhet të përcjellë për të ruajtur saktësinë e matjes.

Zona e aplikimit

Matja e fortësisë duke përdorur metodën Vickers është një metodë universale, por jep vlerat më të sakta kur studiohen substanca me fortësi të lartë. Forcat e ulëta dhe, në përputhje me rrethanat, dimensionet e vogla lineare të printimit bëjnë të mundur që praktikisht të mos shqetësohet sipërfaqja e materialit që matet.

Metoda Vickers u zhvillua më tej në matjet e mikrofortësisë. Presioni varion nga 2 në 500 g, dhe thellësia e zhytjes së indenterit nuk kalon 0.2 μm. Vlera të tilla të vogla kërkojnë përdorimin e mikroskopëve me fuqi të lartë zmadhimi.

Arsyeja e përdorimit të kësaj teknike është matja e forcës së veshjeve të pothuajse çdo trashësie dhe fortësie. Kështu, nuk ka kufizime themelore për karakterizimin e pjesëve dhe mjeteve të anodizuara, të çimentuara dhe të nitriduara. Kjo është e rëndësishme kur përcaktohet cilësia e veshjeve galvanike dhe kimike.

Matjet e shtresave sipërfaqësore shumë të holla janë të mundshme. Për shembull, nëse përdorim metodën Vickers për përcaktimin e mikrofortësisë me një thellësi zhytjeje prej 0.2 µm, atëherë trashësia e lejuar e materialit është 0.3 µm. Thellësia e shtresës së çelikut të ngurtësuar duke përdorur teknika të ndryshme është të dhjetat e milimetrit, trashësia e shtresës së rodiumit është dhjetëra mikrometra.

Në laboratorët vendas, lloji më i zakonshëm i testuesit të fortësisë është TP-7R-1. Ka pesë vlera fikse të ngarkesës së provës me kufij të matjes së HV nga 8 në 2000.

Avantazhet dhe disavantazhet e metodës

Disavantazhi kryesor i metodës Vickers qëndron në vetë parimin e matjes - varësia e vlerës së marrë të sasisë së matur nga ngarkesa e aplikuar. Për të shmangur gabimet, madhësia e forcave të aplikuara dhe koha e ekspozimit ndaj kampionit janë të rregulluara rreptësisht.

Një tjetër pengesë që është e zakonshme për shumicën e metodave të matjes është nevoja për përgatitje të kujdesshme të sipërfaqes në studim.

Ndër avantazhet e metodës është forma specifike e mjetit matës - indenter. Zona e vogël e ndërveprimit bën të mundur matjen e fortësisë së përfshirjeve individuale ose kokrrizave në trupin e kampionit.

Përcaktimi i fortësisë

Ashtu si çdo sasi fizike, fortësia ka përcaktimin e vet. Për shkak të pranisë së shumë teknikave të matjes, secila prej tyre kërkon përcaktimin e vet për të shmangur konfuzionin. Duhet të theksohet se disa metoda japin vlerën e dëshiruar si pa dimension, por sipas metodës Vickers, fortësia matet si kgf/mm 2. Dimensioni nuk shkruhet në shënim, duke nënkuptuar praninë e tij.

Fortësia e Vickers tregohet me simbolet HV, ku simbolet mund të pasohen nga vlera e forcës dhe koha e mbajtjes:

• HV 500 – ngarkesë standarde 30 kgf (294.2 N) me kohë mbajtjeje 10-15 s;
• HV 150 10/40 – ngarkesë 10 kgf (98,07 N) me kohë mbajtjeje 40 s.

Përkthimi i vlerave të matura me metoda të tjera kryhet duke përdorur tabela standarde, të cilat përfshihen në grupet e dokumentacionit për instrumentet matëse, dhe janë gjithashtu të pranishme në literaturën referuese.