Материалын хатуулгийг тодорхойлохын тулд Шведийн инженер Бринеллийн шинэ бүтээлийг ихэвчлэн ашигладаг - гадаргуугийн шинж чанарыг хэмжиж, полимер металлын нэмэлт шинж чанарыг өгдөг арга.
Материалын үнэлгээ
Энэхүү нээлтийн ачаар хуванцарыг хамгийн үр дүнтэй хэрэглээг үнэлж байна. Хэт хатуу биш хуванцарыг битүүмжлэх, битүүмжлэх, зөөлөвчлөх материал болгон ашиглахын тулд уян хатан чанар, зөөлөн байдлыг шалгадаг. Brinell-ийн хөгжүүлэлт нь араа болон обуд, хүнд даацын дор байгаа холхивч, урсгалтай холбох хэрэгсэл гэх мэт чухал хэрэглээнд үйлчлэх материалын бат бөх, хатуулгийг тодорхойлох арга юм.
Энэ арга нь хүч чадлын хамгийн зөв үнэлгээг өгдөг. P1B-ээр тэмдэглэсэн параметрийн утгыг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг. Энэ зорилгоор хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь Бринеллийн боловсруулалт бөгөөд таван миллиметрийн ган бөмбөлгийг материалд шахдаг арга юм. Бөмбөгний доголын гүнээс хамааран ГОСТ-ыг тодорхойлно.
Түүх
1900 онд Шведийн инженер Йохан Август Бринелл өөрийнх нь дэлхий нийтэд санал болгосон аргыгматериалын шинжлэх ухаан, алдартай болсон. Энэ нь зохион бүтээгчийн нэрээр нэрлэгдсэн төдийгүй хамгийн өргөн хэрэглэгддэг, стандартчилагдсан юм.
Хатуулаг гэж юу вэ? Энэ нь орон нутгийн контактын нөлөөгөөр хуванцар деформацид ордоггүй материалын онцгой шинж чанар бөгөөд энэ нь ихэвчлэн индексжүүлэгчийг (илүү хатуу биет) материалд оруулахтай холбоотой байдаг.
Сэргээгдсэн болон сэргээгдэхгүй хатуулаг
Бринелл арга нь ачааллын хэмжээг хэвлэх, проекц эсвэл гадаргуугийн талбайн эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог сэргээгдсэн хатуулгийг хэмжихэд тусалдаг. Тиймээс хатуулаг нь эзэлхүүн, төсөөлөл, гадаргуу байж болно. Сүүлийнх нь харьцаагаар тодорхойлогддог: ачааллын даралтын талбайн хэмжээ. Бөөн хатуулгийг ачааны эзэлхүүнтэй харьцуулсан харьцаагаар хэмждэг ба проекцын хатуулаг нь дардас үлдсэн проекцын талбайн ачаалал юм.
Бринеллийн аргаар сэргээгдээгүй хатуулгийг ижил үзүүлэлтээр тодорхойлдог бөгөөд зөвхөн эсэргүүцлийн хүч нь хэмжсэн үндсэн утга болох бөгөөд тэдгээрийн гадаргуугийн талбай, эзэлхүүн эсвэл төсөөлөлтэй харьцуулсан харьцааг материалд суулгасан индексээр харуулна. Эзлэхүүний хэмжээ, проекц ба гадаргуугийн хатуулгийг ижил аргаар тооцоолно: эсэргүүцлийн хүчийг индексийн суулгагдсан хэсгийн гадаргуугийн талбай, түүний проекцын талбай эсвэл эзэлхүүний харьцаагаар тооцно.
Хатуулгийг тодорхойлох
Илүү хатуу материалд өртөх үед хуванцар болон уян хатан хэв гажилтыг эсэргүүцэх чадварИндекс нь хатуулгийг тодорхойлох, өөрөөр хэлбэл энэ нь материалын догол тест юм. Бринеллийн хатуулгийн арга нь индуктор материалд хэр гүн нэвтэрсэнийг хэмжих арга юм. Тухайн материалын хатуулгийн яг утгыг мэдэхийн тулд нэвтрэлтийн гүнийг хэмжих шаардлагатай. Үүнийг хийхийн тулд Бринел, Роквеллийн арга байдаг, Викерсийн аргыг бага ашигладаг.
Хэрэв Роквелл арга нь бөмбөгний материалд нэвтрэх гүнийг шууд тодорхойлдог бол Викерс, Бринелл нар дардасыг гадаргуугийн талбайгаар нь хэмждэг. Материалын индекс илүү гүнзгий байх тусам хэвлэх талбай том болно. Ашигт малтмал, металл, хуванцар гэх мэт аливаа материалыг хатуулгийн хувьд шалгаж болно, гэхдээ тэдгээр нь тус бүрийн хатуулгийг өөрийн аргаар тодорхойлдог.
Хэрхэн арга олох вэ
Бринелл хатуулгийн арга нь нэг төрлийн бус материал, хэт хатуу биш хайлшийн хувьд маш сайн. Зөвхөн материалын төрөл нь хэмжилтийн аргыг тодорхойлдог төдийгүй тодорхойлох шаардлагатай параметрүүдийг өөрсдөө тодорхойлдог. Хайлшийн хатуулгийг дунджаар хэмждэг, учир нь тэдгээрт өөр өөр шинж чанартай материалууд оршдог. Жишээлбэл, цутгамал төмөр. Энэ нь маш олон төрлийн бүтэцтэй, цементит, бал чулуу, перлит, феррит байдаг тул цутгамал төмрийн хэмжсэн хатуулаг нь бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хатуулагаас бүрдэх дундаж утга юм.
Металлын хатуулгийг Бринеллийн аргаар хэмжих нь том индексжүүлэгч ашиглан хийгддэг бөгөөд ингэснээр дээжийн илүү том талбайд дардас авах болно. Тиймээс, эдгээр нөхцөлд цутгамал төмрийн үнэ цэнийг олж авах боломжтой бөгөөд энэ нь олон, өөр өөр фазын дундаж үзүүлэлт юм. Энэ арга нь хайлшийн хатуулгийг хэмжихэд маш сайн байдаг - цутгамал төмөр, өнгөт металл, зэс, хөнгөн цагаан гэх мэт. Энэ арга нь хуванцар материалын хатуулгийн утгыг нарийн зааж өгдөг.
Rockwell харьцуулалт
Хатуу болон хэт хатуу металлын хувьд сайн бөгөөд үүнээс үүссэн хатуулгийн утгыг мөн дундажлана. Ижил ган бөмбөлөг эсвэл конус нь индикатор болдог боловч тэдгээрээс гадна алмаазан пирамид ашигладаг. Роквеллийн аргаар хэмжихэд материал дээрх дардас нь бас том байх ба өөр өөр фазын хатуулгийн тоог дунджаар тооцдог.
Бринелл болон Роквеллийн аргууд нь зарчмын хувьд ялгаатай: эхнийх нь доголын хүчийг даралтын талбайн гадаргууд хуваасны дараа үр дүнг хуваах тоогоор илэрхийлдэг бол Роквелл нэвтрэлтийн гүнийг масштабын нэгжид харьцуулсан харьцааг тооцдог. гүнийг хэмжих хэрэгсэл. Тийм ч учраас Роквелл хатуулаг нь бараг хэмжээсгүй бөгөөд Бринеллийн хэлснээр энэ нь миллиметр квадрат тутамд килограммаар тодорхой хэмжигддэг.
Викерсийн арга
Хэрэв дээж хэтэрхий жижиг эсвэл Роквелл эсвэл Бринеллийн хатуулгийг хэмждэг дотогшоо дарсны хэмжээнээс бага объектыг хэмжих шаардлагатай бол бичил хатуулгийн аргыг ашиглах хэрэгтэй бөгөөд үүнд Викерсийн арга хамгийн түгээмэл байдаг.. Индекс нь алмаазан пирамид бөгөөд дардасыг микроскоптой төстэй оптик системээр шалгаж, хэмждэг. Дундаж утгыг бас мэдэх болно, гэхдээ хатуулгийг тооцоолнохамаагүй бага талбай.
Хэрэв хэмжсэн объектын масштаб маш бага бол бичил хатуулаг шалгагчийг ашигладаг бөгөөд энэ нь тусдаа ширхэг, үе шат, давхаргад дардас хийх боломжтой бөгөөд доголын ачааллыг бие даан сонгох боломжтой. Металлын шинжлэх ухаан нь эдгээр аргуудыг ашиглан металлын хатуулаг ба бичил хатуулаг хоёуланг нь тодорхойлох боломжийг олгодог бөгөөд материал судлал нь металл бус материалын бичил хатуулаг ба хатуулгийг ижил аргаар тодорхойлдог.
Муж
Хатуулгийг хэмжих гурван муж байдаг. Макро мужид ачааллыг 2 Н-ээс 30 кН хүртэл зохицуулдаг. Микроранж нь зөвхөн индексжүүлэгч дээрх ачааллыг хязгаарлахаас гадна нэвтрэлтийн гүнийг хязгаарладаг. Эхний утга нь 2 Н-ээс хэтрэхгүй, хоёр дахь нь 0.2 μм-ээс ихгүй байна. Наноранжид зөвхөн индексийг оруулах гүнийг зохицуулдаг - 0.2 мкм-ээс бага. Үр дүн нь материалын нано хатуулагыг өгдөг.
Хэмжилтийн параметрүүд нь үндсэндээ индекст үзүүлсэн ачааллаас хамаарна. Энэ хамаарал нь тусгай нэрийг авсан - хэмжээсийн эффект, англиар - доголын хэмжээ эффект. Хэмжээний нөлөөний шинж чанарыг индексийн хэлбэрээр тодорхойлж болно. Бөмбөрцөг - ачаалал ихсэх тусам хатуулаг нэмэгддэг тул энэ хэмжээ нь эсрэгээрээ байна. Викерс эсвэл Беркович пирамид нь ачаалал ихсэх тусам хатуулгийг бууруулдаг (энд ердийн эсвэл шууд хэмжээний нөлөө үзүүлдэг). Роквеллийн аргад ашигладаг конус бөмбөрцөг нь ачааллыг нэмэгдүүлэх нь эхлээд хатуулаг нэмэгдэхэд хүргэдэг бөгөөд дараа нь бөмбөрцөг хэсгийг нэвтрүүлэх үедбуурч байна.
Материал ба хэмжих арга
Одоо байгаа хамгийн хатуу материал бол нүүрстөрөгчийн хоёр өөрчлөлт юм: алмазаас хагас дахин хатуу лонсдалейт, алмазаас хоёр дахин хатуу фуллерит. Эдгээр материалын практик хэрэглээ дөнгөж эхэлж байгаа боловч одоогоор алмаз бол нийтлэг зүйлүүдээс хамгийн хэцүү нь юм. Түүний тусламжтайгаар бүх металлын хатуулаг тогтоогддог.
Тодорхойлох аргуудыг (хамгийн алдартай) дээр дурдсан боловч тэдгээрийн онцлогийг ойлгох, мөн чанарыг ойлгохын тулд нөхцөлт байдлаар динамик, өөрөөр хэлбэл цохилтот, статик гэж хувааж болох бусад аргуудыг авч үзэх хэрэгтэй. аль хэдийн авч үзсэн. Хэмжилтийн аргыг өөрөөр хэлбэл масштаб гэж нэрлэдэг. Хамгийн алдартай нь Бринеллийн хэмжүүр хэвээр байгаа бөгөөд хатуулгийг дарсны диаметрээр хэмждэг бөгөөд энэ нь ган бөмбөлгийг материалын гадаргуу дээр дарж үлдээдэг гэдгийг санах нь зүйтэй.
Хатуулгийн тоог тодорхойлох
Бринеллийн арга (ГОСТ 9012-59) нь хатуулгийн тоог хэмжих нэгжгүйгээр бичих боломжийг олгодог бөгөөд үүнийг HB гэж тэмдэглэж, H нь хатуулаг (хатуулаг), В нь Бринел өөрөө юм. Жишээлбэл, Мэйерийн масштабтай адил дарсны талбайг тойргийн талбай биш харин бөмбөрцгийн хэсэг болгон хэмждэг. Роквелл арга нь материалд орсон алмазан бөмбөлөг эсвэл конусын гүнийг тодорхойлох замаар хатуулаг нь хэмжээсгүй байдаг гэдгээрээ онцлог юм. Үүнийг HRA, HRC, HRB эсвэл HR гэж тодорхойлсон. Тооцоолсон хатуулгийн томъёо нь дараах байдалтай байна: HR=100 (130) - kd. Энд d нь доголын гүн, k нь коэффициент.
Виккерсийн хатуулаг байж болнопирамидад өгсөн ачаалалтай холбоотойгоор материалын гадаргуу дээр дарагдсан тетраэдр пирамидын үлдээсэн ул мөрөөр тодорхойлогддог. Зургийн талбай нь ромб биш, харин пирамидын талбайн нэг хэсэг юм. Викерсийн нэгжийг HV нэгжээр тэмдэглэсэн мм2 тутамд кгф гэж тооцно. Шор (догол) -ын дагуу хэмжих арга бас байдаг бөгөөд энэ нь полимерт ихэвчлэн ашиглагддаг бөгөөд арван хоёр хэмжүүртэй байдаг. Эргийн харгалзах Asker хэмжүүр (зөөлөн ба уян материалд зориулсан Японы өөрчлөлт) нь өмнөх аргатай олон талаараа төстэй бөгөөд зөвхөн хэмжих хэрэгслийн параметрүүд өөр бөгөөд өөр өөр индекс ашигладаг. Shore-ийн хэлснээр өөр нэг арга нь өндөр модультай, өөрөөр хэлбэл маш хатуу материал юм. Эндээс бид материалын хатуулгийг хэмжих бүх аргыг динамик ба статик гэсэн хоёр ангилалд хуваадаг гэж дүгнэж болно.
Багаж хэрэгсэл, цахилгаан хэрэгсэл
Хатуулгийг тодорхойлох төхөөрөмжийг хатуулаг шалгагч гэж нэрлэдэг бөгөөд эдгээр нь багажийн хэмжилт юм. Туршилт нь объектод янз бүрийн байдлаар нөлөөлдөг тул аргууд нь сүйтгэгч эсвэл үл эвдэх байж болно. Эдгээр бүх масштабын хооронд шууд хамаарал байхгүй, учир нь аль ч арга нь материалын үндсэн шинж чанарыг бүхэлд нь тусгадаггүй.
Гэсэн хэдий ч материалын ангилал, тэдгээрийн тусдаа бүлгүүдийн хувьд масштаб, өөр өөр аргуудыг холбосон хангалттай ойролцоо хүснэгтүүдийг барьсан. Эдгээр хүснэгтийг бий болгох нь хэд хэдэн туршилт, туршилтын дараа боломжтой болсон. Гэсэн хэдий ч онолуудТооцооллын аргуудын аль нэг нь нэг аргаас нөгөөд шилжих боломж хараахан байхгүй байна. Хатуу байдлыг тодорхойлох тодорхой аргыг ихэвчлэн байгаа тоног төхөөрөмж, хэмжилтийн даалгавар, хэмжилтийн нөхцөл, мөн мэдээжийн хэрэг материалын өөрийнх нь шинж чанарт үндэслэн сонгодог.
