При измерении твердости по Роквеллу индентор - алмазный конус с углом при вершине 120° и радиусом закругления 0,2 мм или стальной шарик диаметром 1,5875 мм (1/16 дюйма) - вдавливается в образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной Р0 и общей Р
P=P0+P1,
где P1 - основная нагрузка.
Число твердости по Роквеллу измеряют в условных единицах, и оно является мерой глубины вдавливания индентора под определенной нагрузкой.
Рис.3.Схема измерения твердости по Роквеллу
Схема определения твердости по Роквеллу при вдавливании алмазного конуса приведена на рис.3.
Сначала индентор вдавливается в поверхность образца под предварительной нагрузкой Р0 = 1Н, которая не снимается до конца испытания. Это обеспечивает повышенную точность испытания, так как исключает влияние вибраций и тонкого поверхностного слоя. Под нагрузкой Р0 индентор погружается в образец на глубину h0. Затем на образец подается полная нагрузка P=P0+P1, и глубина вдавливания увеличивается. Глубина вдавливания h после снятия основной нагрузки P1, когда на индентор вновь действует только предварительная нагрузка Р0, определяет число твердости по Роквеллу (HR). Чем больше глубина вдавливания h, тем меньше число твердости HR.
|
|
При использовании в качестве индентора алмазного конуса твердость по Роквеллу определяют по двум «шкалам» - А и С. При измерении по шкале А: Р0= 1Н, P1= 5Н, Р= 6Н, по шкале С: Р0=1Н, Р1=14Н, Р = 15Н. Число твердости выражается формулой HRC или HRA=100-l,
где (0,002мм – цена деления шкалы индентора твердости Роквелла).
Таким образом, единица твердости по Роквеллу - безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению индентора на 0,002мм.
Числа твердости по Роквеллу записываются так же как НВ: HRC 65, HRB 30, HRA 80 и так далее. Пределы измерения твердости по указанным шкалам приведены в таблице 1.
Таблица 1
Шкала | Число твердости | Пределы измерения единицы твердости по Роквеллу | Соответствующие приближенные значения чисел твердости по Виккерсу |
В С А | HRB HRC HRA | 25 – 100 20 – 67 70 – 85 | 60 – 240 240 – 900 390 – 900 |
Поверхность образцов должна быть тщательно отполирована и свободна от наклепа. Расстояние между центрами двух соседних отпечатков или от центра какого-либо отпечатка до края образца должно быть не менее 3 мм. Минимальная толщина образцов зависит от твердости материала и должна быть не менее восьмикратной глубины вдавливания h.
На рис. 4 а приведена схема прибора марки ТК для измерения твердости по Роквеллу. На станине 14 с одной стороны расположены две стойки 16, которые поддерживают поперечину 1. С другой стороны в направляющей втулке 13 со шпонкой 12 помещен подъемный винт 17, на котором устанавливают в зависимости от формы образца различные столики 21-23 и 10. Подъем винта со столиком к образцам производят вращением маховичка 11. Приложение предварительной нагрузки к образцу осуществляется цилиндрической пружиной 19, действующей непосредственно на шпиндель 20. Грузовой рычаг второго рода 4, расположенный на поперечнике 1, имеет точку опоры на призме 8. К длинному плечу рычага 4 подвешивают грузы 15. В нерабочем положении прибора рычаг 4 опирается на подвеску 2 и нагрузка на шпиндель не действует. Для приложения основной нагрузки освобождают рукоятку 5. При этом подвеска 2 вместе с рычагом 4 плавно опускается, и последний действует на шпиндель. Плавное опускание рычага достигается благодаря масляному амортизатору 18, позволяющему регулировать скорость приложения основной нагрузки вращением штока 3. Соотношение плеч у грузового рычага 1:20 и поэтому действующий вес сменных грузов в 20 раз меньше их условного веса.
|
|
Рис.4. Приборы ТК-2 для измерения твердость по Роквеллу: 1 - качающая игла, обеспечивающая контакт рейки индикатора с рычагом; 2 - подвеска верхнего шпинделя; 3 - чехол для индентора; 4 - кольцо для перемещения шкалы индикатора; 5 - пусковая педаль; 6 -электромотор; 7 - редуктор; 8 - рукоятка для перемещения кулачков, задающих продолжительность испытания; 9 - шток, управляющий работой механизма нагружения.
Передача движения от шпинделя к стрелкам индентора 9 производится посредством рычага 7 с соотношением плеч 1:5. Призма шпинделя упирается на винт 6 на рычаге 7. С помощью винта 6 регулируется натяжение пружины 19, создающей предварительную нагрузку.