Care este metoda Rockwell? Metoda de determinare a durității

Pentru a utiliza în mod eficient metalele în diferite modele, este important să știți cât de puternice sunt acestea. Duritatea este caracteristica cea mai frecvent calculată a calității metalelor și a aliajelor. Există mai multe metode de determinare: Brinell, Rockell, Super Rockwell, Vickers, Ludwik, Shor (Monotron), Martens. Articolul va lua în considerare metoda fraților Rockwell.

Care este metoda

Metoda lui Rockwell este numită metoda de testare a materialelor pentru duritate. Pentru elementul studiat, se calculează adâncimea de penetrare a vârfului solid al indicatorului. În același timp, sarcina rămâne aceeași pentru fiecare scală de duritate. De obicei este de 60, 100 sau 150 kgf.

Indicator în studiu sunt bile de conuri de materiale durabile sau diamante. Acestea ar trebui să aibă un capăt ascuțit rotunjit și să aibă un unghi la vârful de 120 de grade.

Această metodă este recunoscută ca simplă și rapid reproductibilă. Ce îi conferă un avantaj față de alte metode.

poveste

Profesorul-cercetător de la Viena Ludwig a propus mai întâi să folosească un indenter pentru a studia duritatea penetrând materialul și calculând adâncimea relativă. Metoda sa este descrisă în lucrarea din 1908 "Testing the con" (Die Kegelprobe).

Această metodă a avut dezavantaje. Frații Hugh și Stanley Rockwell au propus o nouă tehnologie care elimina erorile în imperfecțiunea mecanică a sistemului de măsurare (defectele de reacție și de suprafață, contaminarea materialelor și a pieselor). Profesorii au inventat un tester de duritate - un dispozitiv care determină adâncimea relativă a penetrării. A fost folosit pentru a testa rulmenții din oțel.

definiție duritatea metalelor Metodele lui Brinell și Rockwell merită atenție în comunitatea științifică. dar Metoda Brinell inferior - a fost lent și nu a fost folosit pentru oțeluri întărite. Astfel, nu a putut fi considerată o metodă de testare nedistructivă.

În februarie 1919, metru de duritate a fost brevetat sub numărul 1294171. În acest moment, Rockwell a lucrat la compania care produce rulmenți cu bile.

În septembrie 1919, Stanley Rockwell a părăsit compania și sa mutat în statul New York. Acolo a solicitat o îmbunătățire a dispozitivului, care a fost adoptat. Noul dispozitiv a fost brevetat și îmbunătățit până în 1921.

La sfârșitul anului 1922, Rockwell a fondat o instalație de tratare termică, care încă mai funcționează statul Connecticut. Din 1993 a făcut parte din corporația Instron.

Avantajele și dezavantajele metodei

Fiecare metodă de calculare a durității este unică și se aplică în orice domeniu. Metodele pentru determinarea durității lui Brinell și Rockwell sunt de bază.

Există o serie de avantaje ale metodei:

• posibilitatea de a efectua experimente cu duritate mare;
• deteriorarea minoră a suprafeței în timpul testului;
• O metodă simplă care nu necesită măsurarea diametrului imprimării;
• Procesul de testare este suficient de rapid.

dezavantaje:

• în comparație cu hardness-urile lui Brinell și Vickers, metoda Rockwell nu este suficient de precisă;
• pregătiți cu atenție suprafața probei.

Structura scării Rockwell

Pentru a testa duritatea metalelor prin metoda Rockwell, se deduc doar 11 scale. Diferența lor este în raportul vârfului cu sarcina. Sfat poate fi nu numai un con diamant, dar, de asemenea, o minge de carbură și aliaj de wolfram sau oțel călit, sub forma unei sfere. Un vârf fixat într-o instalație se numește un identificator.

Cântăriile sunt de obicei indicate prin literele alfabetului latin: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.

Încercările de rezistență se efectuează pe scări de bază - A, B, C:

• Scala A: teste cu un con de diamant cu o sarcină de 60 kgf. Denumirea este HRA. Astfel de teste sunt efectuate pentru materiale subțiri solide (0,3-0,5 mm);
• Scala B: teste cu o bilă de oțel cu o încărcătură de 100 kgf. Denumirea este HRB. Testele se efectuează pe oțeluri ușoare și aliaje neferoase temperate;
• Scala C: teste cu un con cu o sarcină de 150 kgf. Denumirea este HRC. Testele se efectuează pentru metale de duritate medie, oțel întărit și călit sau straturi cu o grosime de cel mult 0,5 mm.

Duritatea Rockwell HR, de obicei, notate cu a treia literă a scalei (de exemplu, HRA, HRC).

Formula de calcul

Duritatea materialului afectează adâncimea de penetrare a vârfului. Cu cât persoana este mai dificilă, cu atât este mai puțin penetrarea.

Pentru a determina numeric duritatea materialului, este necesară o formulă. Coeficienții săi depind de scară. Pentru a reduce eroarea de măsurare, este necesar să se ia diferența relativă în adâncimea de penetrare a indenterului la momentul aplicării sarcinii principale și preliminare (10 kgf).

Metoda de măsurare a durității Rockwell implică utilizarea formulei: HR = N (H-h) / s, unde diferența H-h indică adâncimea relativă de penetrare a unui penetratorului sub o sarcină (preliminar și principal), valoarea calculată în mm. N, s sunt constante, depind de o scară specifică.

Tester de duritate Rockwell

Un indicator de duritate este un dispozitiv pentru determinarea durității metalelor și a aliajelor prin metoda Rockwell. Este un dispozitiv cu un con de diamant (sau minge) și materialul în care trebuie să intre conul. De asemenea, sarcina este atașată pentru a regla forța de impact.

Timpul afișează indicatorul. Procesul are loc în două etape: mai întâi se face o împingere cu o forță de 10 kgf, apoi este mai puternică. Pentru mai multă presiune, se folosește un con, pentru unul mai mic - o minge.

Materialul investigat este situat orizontal. Diamantul este coborât la el cu ajutorul unei pârghii. Pentru coborâre ușoară, dispozitivul folosește un mâner cu un amortizor de ulei.

Durata de încărcare principală este de obicei de 3 până la 6 secunde, în funcție de material. Preîncărcarea trebuie menținută până la obținerea rezultatelor încercării.

Săgeata mare a indicatorului se mișcă în sensul acelor de ceasornic și reflectă rezultatul experimentului.

Cele mai populare în practică sunt modelele de duritate Rockwell:

• Sisteme staționare "Metrotest" "ITR" modelul, de exemplu, "IFM-60 / M 150".
• Senzorii de duritate Qness GmbH model Q150R.
• Dispozitiv staționar automatizat TIME Group Inc model TH300.

Procedura de testare

Studiul necesită pregătire atentă. La determinarea durității metalelor prin metoda Rockwell, suprafața eșantionului trebuie să fie curată, fără crăpături și cântare. Este important să verificați în mod constant dacă încărcătura este aplicată perpendicular pe suprafața materialului și dacă este stabilă pe masă.

Impresia la apăsarea conului trebuie să fie de cel puțin 1,5 mm, iar atunci când mingea este presată, mai mult de 4 mm. Pentru calculele eficiente, eșantionul trebuie să fie de 10 ori mai gros decât adâncimea de penetrare a indenterului după îndepărtarea încărcăturii principale. De asemenea, este necesar să se efectueze cel puțin 3 teste ale unei singure probe, după care rezultatele ar trebui să fie medii.

Etapele încercării

Pentru ca experimentul să aibă un rezultat pozitiv și o eroare mică, trebuie să se respecte procedura de efectuare a acestuia.

Etapele testului de duritate Rockwell:

1. Determinați cu alegerea scalei.
2. Setați indenterul necesar și sarcina.
3. Realizați două încercări (care nu sunt incluse în rezultate) pentru a corecta instalarea dispozitivului și a eșantionului.
4. Plasați blocul de referință pe masa dispozitivului.
5. Testați preîncărcarea (10 kgf) și resetați scara.
6. Aplicați sarcina principală, așteptați rezultate maxime.
7. Scoateți încărcătura și citiți valoarea obținută pe cadran.

Normele permit testarea unei singure probe la testarea producției în masă.

Ce va afecta precizia

În efectuarea oricărui test, este important să se ia în considerare o varietate de factori. Identificarea durității folosind metoda Rockwell are, de asemenea, propriile particularități.

Factori care trebuie abordați:

• Grosimea probei de testare. Este interzisă utilizarea eșantionului, care este mai mic de zece ori adâncimea de penetrare a vârfului, în conformitate cu regulile experimentului. Adică, dacă adâncimea de penetrare este de 0,2 mm, atunci materialul trebuie să aibă o grosime de cel puțin 2 cm.
• Între amprentele de pe eșantion trebuie respectată distanța. Sunt trei diametre între centrele celor mai apropiate exemplare.
• Ar trebui să se țină seama de posibila modificare a rezultatelor experimentului pe cadran în funcție de poziția cercetătorului. Asta înseamnă că citirea rezultatului ar trebui făcută dintr-un punct de vedere.

Caracteristicile mecanice ale testelor de rezistență

Caracteristicile de rezistență ale materialelor și rezultatele testării durității prin metoda de încercare a durității Rockwell au fost obținute de la oameni de știință precum Davidenko NN, Markovets MP și alții.

Conform rezultatelor testului de duritate prin indentare, metodele de calcul puterea de curgere. Această relație este calculată pentru oțelurile inoxidabile cu crom înalt care au suferit un tratament termic multiplu. Valoarea medie a deviației, cu utilizarea unui indicator de diamant, a fost de numai 0,9%.

De asemenea, sunt în curs de desfășurare studii pentru a determina celelalte proprietăți mecanice ale materialelor legate de duritate. De exemplu, rezistența maximă (sau rezistența temporară), adevărata rezistență la fractură și constricția relativă.

Metode alternative pentru determinarea durității

Duritatea poate fi măsurată nu numai prin metoda Rockwell. Luați în considerare punctele principale ale fiecărei metode și diferențele dintre ele. Teste la încărcare statistică:

• Probele de testare. Metodele lui Rockell și Vickers fac posibilă testarea materialelor rezistente relativ moi și mărită. Metoda Brinell este concepută pentru a studia mai multe metale moi cu duritate de până la 650 HBW. Metoda Super-Rockwell permite testarea durității la sarcini mici.
• Oaspeți. Rockwell corespunde GOST 9013-59, metoda Brinell - 9012-59, Vickers test de duritate - 2999-75, metoda lui Shor - GOST 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868-85.
• Hardness testers. Dispozitivele cercetătorilor Rockwell și Shore se disting prin ușurința de utilizare și dimensiunile mici. Echipamentul Vickers permite testarea pe probe foarte subțiri și mici.

Experimentele aflate sub presiune dinamică au fost realizate conform metodei lui Martel, Poldi, cu ajutorul copiatoarelor verticale Nikolayev, a instrumentului de primăvară Schopper și Bauman, și alții.

Duritatea poate fi de asemenea măsurată prin zgâriere. Astfel de teste au fost efectuate cu ajutorul unui fișier de Barb, un dispozitiv de Monters, Hankins, un microcaracter de Birbaum și alții.

În ciuda neajunsurilor, metoda lui Rockwell este utilizată pe scară largă pentru testarea durității în industrie. Este ușor de realizat, în principal pentru că nu este necesară măsurarea amprentei sub microscop și polizarea suprafeței. Dar metoda nu este la fel de precisă ca studiile propuse de Brinell și Vickers. Duritatea, măsurată în moduri diferite, are o dependență. Asta înseamnă că unitățile eficiente pentru Rockwell pot fi transferate către unitățile Brinell. La nivel legislativ, există documente normative, de exemplu ASTM E-140, în care se compară valorile durității.