Për të përdorur në mënyrë efektive metalet në dizajne të ndryshme, është e rëndësishme të dini se sa të fortë janë ato. Fortësia është karakteristika më e zakonshme e llogaritur e cilësisë së metaleve dhe lidhjeve. Ekzistojnë disa metoda për përcaktimin e tij: Brinell, Rockell, Super-Rockwell, Vickers, Ludwik, Shor (Monotron), Martens. Artikulli shqyrton metodën e vëllezërve Rockwell.
Cila është metoda
Metoda Rockwell është një metodë e testimit të materialeve për fortësi. Për elementin në studim, llogaritet thellësia e depërtimit të majës së fortë të treguesit. Në këtë rast, ngarkesa mbetet e njëjtë për çdo shkallë fortësie. Zakonisht është 60, 100 ose 150 kgf.
Tregues në studim janë topa prej materiali të qëndrueshëm ose kone diamanti. Ato duhet të kenë një fund të rrumbullakosur me majë dhe një kënd kulmi 120 gradë.
Kjo metodë është gjetur të jetë e thjeshtë dhe e riprodhueshme shpejt. Kjo i jep një avantazh ndaj metodave të tjera.
Histori
Profesori i kërkimit në Vjenë, Ludwig, së pari propozoi përdorimin e një indenti për kërkimefortësinë duke depërtuar në material dhe duke llogaritur thellësinë relative. Metoda e tij përshkruhet në veprën e vitit 1908 Die Kegelprobe.
Kjo metodë kishte të meta. Vëllezërit Hugh dhe Stanley Rockwell propozuan një teknologji të re që eliminoi gabimet e papërsosmërisë mekanike të sistemit të matjes (përplasje dhe defekte sipërfaqësore, ndotje të materialeve dhe pjesëve). Profesorët shpikën një testues fortësie - një pajisje që përcakton thellësinë relative të depërtimit. Është përdorur për të testuar kushinetat e topave të çelikut.
Përcaktimi i fortësisë së metaleve me metodat e Brinell dhe Rockwell meritonte vëmendje në komunitetin shkencor. Por metoda Brinell ishte inferiore - ishte e ngad altë dhe nuk përdorej për çeliqet e ngurtësuar. Kështu, nuk mund të konsiderohet një metodë testimi jo-shkatërruese.
Në shkurt 1919, testuesi i fortësisë u patentua me numrin 1294171. Në atë kohë, Rockwells punonte për një kompani mbajtëse topi.
Në shtator 1919, Stanley Rockwell u largua nga kompania dhe u transferua në shtetin e Nju Jorkut. Aty ai paraqiti një kërkesë për përmirësimin e pajisjes, e cila u pranua. Pajisja e re e patentuar dhe përmirësuar në vitin 1921.
Në fund të vitit 1922, Rockwell themeloi një fabrikë të trajtimit të nxehtësisë që ende funksionon në Konektikat. Pjesë e Instron Corporation që nga viti 1993.
Përparësitë dhe disavantazhet e metodës
Çdo metodë e llogaritjes së fortësisë është unike dhe e zbatueshme në disa zona. Metodat e fortësisë Brinell dhe Rockwelljanë bazë.
Ka një sërë avantazhesh të metodës:
- mundësia e eksperimenteve me fortësi të lartë;
- dëmtime të vogla sipërfaqësore gjatë testimit;
- metodë e thjeshtë që nuk kërkon matje të diametrit të dhëmbëzimit;
- procesi i testimit është mjaft i shpejtë.
Difekte:
- krahasuar me testuesit e fortësisë Brinell dhe Vickers, metoda Rockwell nuk është mjaftueshëm e saktë;
- duhet të përgatisë me kujdes sipërfaqen e mostrës.
Struktura e shkallës Rockwell
Për të testuar fortësinë e metaleve me metodën Rockwell, janë nxjerrë vetëm 11 shkallë. Dallimi i tyre qëndron në raportin e majës dhe ngarkesës. Maja mund të jetë jo vetëm një kon diamanti, por edhe një top i një aliazh karbidi dhe tungsteni ose çeliku i ngurtësuar në formën e një sfere. Maja e fiksuar në instalim quhet identifikues.
Shkallët zakonisht shënohen me shkronjat e alfabetit latin: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
Testet e forcës kryhen me shkallët kryesore - A, B, C:
- Shkalla A: testimi me një kon diamanti me një ngarkesë prej 60 kgf. Emërtimi - HRA. Prova të tilla kryhen për materiale të holla të forta (0,3-0,5 mm);
- Shkalla B: Prova me top çeliku 100 kgf. Emërtimi - HRB. Testet kryhen në çelik të butë të pjekur dhe lidhjeve me ngjyra;
- Shkalla C: Testi i konit 150 kgf. Emërtimi - HRC. Provat kryhen për metale të forta mesatare, çelik të ngurtësuar dhe të kalitur ose shtresa me trashësi jo më shumë se 0,5 mm.
Ngurtësia sipas metodësRockwell zakonisht shënohet HR me shkronjën e tretë të shkallës (për shembull, HRA, HRC).
Formula për llogaritjen
Fortësia e materialit ndikon në thellësinë e depërtimit të majës. Sa më i fortë të jetë objekti i provës, aq më pak do të jetë depërtimi.
Për të përcaktuar në mënyrë numerike fortësinë e një materiali, nevojitet një formulë. Koeficientët e tij varen nga shkalla. Për të reduktuar gabimin e matjes, duhet pranuar diferenca relative në thellësinë e depërtimit të dhëmbëzimit në momentin e aplikimit të ngarkesës kryesore dhe paraprake (10 kgf).
Metoda e matjes së fortësisë Rockwell përfshin përdorimin e formulës: HR=N-(H-h)/s, ku diferenca H-h tregon thellësinë relative të depërtimit të dhëmbëzimit nën ngarkesa (paraprake dhe kryesore), vlera është llogaritur në mm. N, s janë konstante, ato varen nga shkalla specifike.
Tester i fortësisë Rockwell
Testuesi i fortësisë është një pajisje për përcaktimin e fortësisë së metaleve dhe lidhjeve me metodën Rockwell. Është një pajisje me një kon (ose top) diamanti dhe materialin në të cilin duhet të futet koni. Gjithashtu është ngjitur një peshë për të rregulluar forcën e goditjes.
Shfaqet treguesi i kohës. Procesi zhvillohet në dy faza: së pari, shtypja bëhet me një forcë prej 10 kgf, pastaj më e fortë. Për më shumë presion, përdoret një kon, për më pak, një top.
Materiali testues vendoset horizontalisht. Diamanti ulet mbi të me një levë. Për një zbritje të qetë, pajisja përdor një dorezë me një amortizues vaji.
Koha kryesore e ngarkimit është zakonishtështë 3 deri në 6 sekonda, në varësi të materialit. Ngarkimi paraprak duhet të mbahet derisa rezultatet e testit të jenë të disponueshme.
Shigjeta e madhe e treguesit lëviz në drejtim të akrepave të orës dhe pasqyron rezultatin e eksperimentit.
Më të njohurat në praktikë janë modele të tilla të testuesit të fortësisë së gurëve:
- Pajisjet stacionare "Metrotest" modeli "ITR", për shembull, "ITR-60/150-M".
- Qness GmbH modeli Q150R.
- Pajisja e automatizuar e palëvizshme TIME Group Inc modeli TH300.
Metodologjia e testit
Hulumtimi kërkon përgatitje të kujdesshme. Gjatë përcaktimit të fortësisë së metaleve me metodën Rockwell, sipërfaqja e kampionit duhet të jetë e pastër, pa të çara dhe luspa. Është e rëndësishme që vazhdimisht të kontrollohet nëse ngarkesa aplikohet pingul me sipërfaqen e materialit dhe nëse është e qëndrueshme në tavolinë.
Gjurma kur shtyni konin duhet të jetë së paku 1.5 mm, dhe kur shtyni topin - më shumë se 4 mm. Për llogaritjet efektive, kampioni duhet të jetë 10 herë më i trashë se thellësia e depërtimit të dhëmbëzimit pas heqjes së ngarkesës kryesore. Gjithashtu, duhet të kryhen të paktën 3 teste të një kampioni, pas të cilave rezultatet duhet të vlerësohen mesatarisht.
Hapat e testimit
Që eksperimenti të ketë një rezultat pozitiv dhe një gabim të vogël, duhet të ndiqni rendin e kryerjes së tij.
Fazat e eksperimentit mbi metodën e përcaktimit të fortësisë meRockwell:
- Përcaktoni zgjedhjen e shkallës.
- Instaloni dhëmbëzimin e kërkuar dhe ngarkoni.
- Kryer dy printime testimi (të papërfshira në rezultate) për të korrigjuar instalimin e pajisjes dhe mostrës.
- Vendosni bllokun e referencës në tabelën e instrumenteve.
- Testoni ngarkesën paraprake (10 kgf) dhe rivendosni shkallën.
- Zbato ngarkesën kryesore, prit rezultatet maksimale.
- Hiqni ngarkesën dhe lexoni vlerën e marrë në numërues.
Rregulloret lejojnë testimin e një kampioni gjatë testimit të produkteve masive.
E cila do të ndikojë në saktësinë
Kur kryeni ndonjë test, është e rëndësishme të merren parasysh shumë faktorë. Zbulimi i fortësisë Rockwell gjithashtu ka karakteristikat e veta.
Faktorët që duhet t'u kushtoni vëmendje:
- Trashësia e pjesës së provës. Nga rregullat e eksperimentit është e ndaluar të përdoret një mostër që është më pak se dhjetë herë thellësia e depërtimit të majës. Kjo do të thotë, nëse thellësia e depërtimit është 0,2 mm, atëherë materiali duhet të jetë së paku 2 cm i trashë.
- Duhet të ketë një distancë midis printimeve në mostër. Është tre diametra midis qendrave të stampimeve afër.
- Duhet të merret parasysh ndryshimi i mundshëm në rezultatet e eksperimentit në dial, në varësi të pozicionit të studiuesit. Kjo do të thotë, leximi i rezultatit duhet të kryhet nga një këndvështrim.
Vetitë mekanike në provaforca
Lidhni dhe eksploroni karakteristikat e forcës së materialeve dhe rezultatet e testimit të fortësisë me metodën e fortësisë Rockwell u morën nga shkencëtarë të tillë materiale si Davidenkov N. N., Markovets M. P. dhe të tjerë.
Sipas rezultateve të testit të fortësisë së dhëmbëzimit, zbatohen metodat për llogaritjen e forcës së rrjedhshmërisë. Kjo marrëdhënie llogaritet për çeliqet inox me shumë krom që kanë pësuar trajtime të shumta termike. Vlera mesatare e devijimit, kur përdoret një indentues diamanti, ishte vetëm +0,9%.
Kërkimet janë gjithashtu duke u zhvilluar për të përcaktuar vetitë e tjera mekanike të materialeve që lidhen me fortësinë. Për shembull, forca në tërheqje (ose forca në tërheqje), rezistenca e vërtetë ndaj thyerjes dhe tkurrja relative.
Metodat alternative për përcaktimin e fortësisë
Matja e fortësisë është e mundur jo vetëm me metodën Rockwell. Konsideroni pikat kryesore të secilës metodë dhe dallimet e tyre. Testi i ngarkesës statike:
- Studoni mostrat. Metodat Rockell dhe Vickers bëjnë të mundur testimin e materialeve relativisht të buta dhe me forcë të lartë. Metoda Brinell është projektuar për të studiuar metale më të buta me fortësi deri në 650 HBW. Metoda Super-Rockwell lejon testimin e fortësisë në ngarkesa të ulëta.
- GOST. Metoda Rockwell përputhet me GOST 9013-59, metodë Brinell - 9012-59, metodë Vickers - 2999-75, Metoda Shor - GOST 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 5 868-
- Durometra. Pajisjet e studiuesve Rockwell dhe Shore janë të thjeshtapërdorimi dhe madhësia e vogël. Pajisjet Vickers lejojnë testimin në ekzemplarë shumë të hollë dhe të vegjël.
Eksperimentet nën presion dinamik u kryen sipas metodës Martel, Poldi, duke përdorur testuesin e goditjes vertikale Nikolaev, pajisjen susta Schopper dhe Bauman e të tjera.
Ngurtësia mund të matet edhe me gërvishtje. Teste të tilla u kryen duke përdorur një skedar Barb, Monters, Hankins, mikrokarakterizues Birbaum dhe të tjerë.
Megjithë mangësitë e saj, metoda Rockwell përdoret gjerësisht për testimin e fortësisë në industri. Është e lehtë për t'u kryer, kryesisht për faktin se nuk është e nevojshme të matet printimi nën mikroskop dhe të lustrohet sipërfaqja. Por në të njëjtën kohë, metoda nuk është aq e saktë sa studimet e propozuara të Brinell dhe Vickers. Fortësia, e matur në mënyra të ndryshme, ka një varësi. Kjo do të thotë, njësitë efektive Rockwell mund të konvertohen në njësi Brinell. Në nivelin legjislativ, ekzistojnë rregullore të tilla si ASTM E-140 që krahasojnë vlerat e fortësisë.
