Еориялық мағлұматтар. 2.1. Қаттылық деп-металдың қасиетiн оған басқа тым қатты дене iшiне кiруiне қарсылық бiлдiрудi айтады

2.1. Қаттылық деп-металдың қасиетiн оған басқа тым қатты дене iшiне кiруiне қарсылық бiлдiрудi айтады. Басқа тым қатты дененiң түрi қалдық деформацияланбайды.

Қаттылықты анықтау әдiсi қаттылықты өлшейтiн приборлармен ТШ (Бринелл приборы), ТК (Роквелл приборы), ТП (Виккерс приборы) нағыз мол қолдануға болады.

1.2. Бринелл әдiсiметаллға күшпен суарылған болатты белгiлеу диаметрлi Д, мм (3.1 сурет) шариктi металл iшiне қарай басып енгiзедi. Сыналатын үлгi қаттылығын шарик iзiнiң диаметрiнiң үлкендiгiнен d (тереңдiк h) бiлуге болады.

3.1. сурет Бринелл әдiсi бойынша металдардың қаттылығын анықтау.

Бринелл бойынша берiктiктi мынадай теңдеумен анықтауға болады:

(3.1)

мұндағы: Р – күш, қуат, кН (кгс);

F – шариктiң iзiнiң бетiнiң көлемi, мм².

Шариктiң диаметрiнен, және оның диаметрiнен iзiнiң бетiнiң көлемдiгi жағынан бiлдiргенде, осындай теңдеу болып шығады:

(3.2)

Күш Р, шариктiң диаметрi және шариктiң күш шыдам ұзақтылығы арнаулы кестелерден таңдап алынады. Ол таңдауды ойланған берiктiктен және үлгi қалындығына байланысты болады.

3.2 суретте Бринелл иiнтiректi приборының сүлбесi берiлген. Прибордың (1) табаны бар. Сыналатын үлгiнi (4) заттық үстелге орнатады. Үстелдi бұрып үлгiнi (5) шарикпен қақтығысып қалғанға дейiн көтередi және (6) серiппе толығымен қысылу қажет. *табан – машинаның я станоктың қозғалмайтын бөлiгi. (6) серiппе арқылы алдын ала 1 кН (100 кгс) күштi шарикқа жасайды. Алдын ала жасалған күш үлгiнiң сенiмдi белгiлеуге мүмкiн бередi.

Сурет 3.2. Бринелл приборының сүлбесi.

Содан кейiн (13) электроқозғалтқыш қосылады және редуктордың 12 қырқақ берiлiсi арқылы, шарикке (11) өздiк (8, 9) күштiң және иiнтiрек жүйесi жүктерiмен берiлген толық ауырлықты жасайды. Осы ауырлықтан кейiн үлгiде шариктiң iзi қалады. Сол iздiң диаметрiн арнаулы орта арифметикалық мағына екi өзара перпендикулярлық жолдамаларға қабылданады. Өлшеудiң нәтижесiн 3.1 кестеден табылады, немесе 3.2 теңдеумен есептелiнедi және былай жазылады НВЗ02.

Бринелл әдiсiнiң кемшiлiктерi:

а) шамалы қаттылықты өлшеуге ғана болады (НВ 450- ден көп емес);

б) өте жоғары қаттылықты өлшегенде шарик деформациялануға жатады;

в) қалыңдығы 2 мм - ге дейiнгi бөлшектердi өлшеуге болмайды;

г) қаттылықты бiлудiң өнiмдiлiгi төмен.

Кесте 3.1. Сыналатын үлгiнiң қалыңдығымен қаттылығына байланысты шариктiң диаметрi және ауырлық.

Материал	Қаттылық НВ, кгс/мм2	Үлгiнiң минималды қалыңдығы, мм	Шарик диаметрi D, мм	Ауырлық Р, кгс	Ұстау ұзақтылығы,с
Қара металдар	140…450	6…3 4…2 2-ден төмен	2,5	187,5
140-тан төмен	6-дан жоғары 6…3 3-тен төмен	2,5	62,5
Түстi металдар	35…130	9…3 6…3 3-тен төмен	2,5	62,5
8…35	6-дан жоғары 6…3 3-тен төмен	2,5	62,5 15,6

2.3. Роквелл әдiсi:

Сынаушы үлгiге төбесiнде 120⁰ бұрышты алмазды конустi немесе диаметрi 1,59 мм болат шариктi (сирек болады) iшiне қарай басып енгiзедi. Конус-қатты, ал шарик жұмсақ өнiмдерге, металдарға арналған.

Шарик әлде алмазды конустi, екi күш арқылы сынаушы үлгi iшiне қарай басып енгiзедi – бiрiншi алғашқы Р₀ (сурет 3.3) 0,1 кН (10кгс) және негiзгi Р₁. Алмаз пайдаланғанда оған басатын күш 0,6 кН (60кгс) әлде 1,5 кН (150кгс) тең болады, шарик пайдаланғанда – 1 кН (100кгс). Осы күштерге байланысты прибордың индикаторында осындай шкалалар бар: қара А, С және қызыл В.

Сурет 3.3. Роквелл әдiсi бойынша металдардың қаттылығын анықтау.

Өте қатты металдарды өлшегенде А шкаланы пайдаланады (азотталған, цементацияланған бөлшектер, қатты қорытпалар HRА 85-ке дейiн). Суарылған бөлшектердiң қаттылығын өлшеуге С шкаласы арналып қойылған (қаттылық HRС 67-ге дейiн). Суарылмаған болат, түстi металдар және қорытпалардың қаттылығы HRВ 100-ге дейiн болатындарды өлшегенде В шкаланы пайдалану мүмкiн.

Роквелл HR қаттылық саны шартты бiрлiкпен өлшенедi және осындай теңдеумен белгiлейдi:

Алмаз конусты енгiзгенде (3.3)

Шариктi енгiзгенде (3.4)

Мұнда: 100 және 130 сәйкес қара және қызыл шкалалардың, сан бөлiктерi,

h₀ – алғашқы күш арқылы алмаздың (шариктiң) дененiң iшiне кiруiнiң тереңдiгi, мм;

h – негiзгi күш арқылы алмаздың (шариктiң) дененiң iшiне кiрiуiнiң тереңдiгi. Бұл тереңдiк негiзгi күш пайдаланғаннан кейiн өлшенедi. Алғашқы күш қалады.

0,002 – алмаздың (шариктiң) дененiң iшiне кiрудiң терендiгi, мм, сәйкес индикатордың стрелкасы бiр бөлiкке ауысуы.

Роквелл приборымен (ТК түрi) қаттылықты өлшеу бiрiздiлiгi осындай. Алдын ала жақсы тазартылған үлгi (2) заттық үстелге қойылады (сурет 3.4) (1) штурвалды сағаттың бағытымен бұрып, үлгiнi алмазбен (шарикпен) қақтығысқанға дейiн көтередi. Штурвалды бұрай бастағанда (4) индикатордың үлкен және кiшкентай стрелкалары айнала бастайды және бастапқы күш 0,1 кН (10 кгс) құрылады.

Сурет 3.4. Роквелл приборның сүлбесi

Осы берiлген күш үлгiнi белгiлеуге керек. Кiшкентай стрелка қызыл нүктемен қатар болғанда, үлгiнi жоғары көтерудi тоқтатады. Осыдан кейiн С шкаланың О бөлiгiн үлкен стрелкаға қарсы қояды. (5) тұтқаны бұраумен алмазға негiзгi ауырлық Р₁ жасайды, 3-4 секунд шыдамдықтан кейiн негiзгi ауырлықты алады және нәтиженi индикатордың үлкен стрелкасы бойынша есептейдi. Қаттылықтың санын бiр үлгiнiң үш өлшеуiнiң ортанғысынан алады.

Роквелл әдiсi оңай, өнiмдiлiгi жақсы және өнiмнiң бетiн бұзбайды. Қаттылықты үлкен диапазонда өлшеуге болады. Жұқа өнiмдердi өлшеуге болады. Роквелл қаттылық санын Бринелл қаттылық санына ауыстыру үшiн 3.2 кестесiн пайдалануға болады.

2.4 Виккерс әдiсi (ТП түрi) пайдаланғанда металдың қаттылығын төрт бұрышты алмаздық пирамидамен iшiне кiру арқылы белгiлейдi. Оптикалық жүйе арқылы iздiң диагоналдары өлшенiп алынады және қаттылықты осындай теңдеуден анықтауға болады:

(3.5)

мұнда: Р – пирамидаға басатын күш, Н

d – iздiң диагоналы, мм.

Қаттылық мағынасын iздiң диагоналымен бiлу үшiн арнаулы кестелер пайдаланады. Бұл әдiс шағын ауданды алаңдарда дәл өлшемдер алуға мүмкiндiк бередi.

Өлшеленетiн үлгiлер жалтыратылған болуға тиiстi, HV орта сенiмдiк мағыналарды алу үшiн қажеттi бес – алты өлшеуден кем емес жасау керек, iздiң екi диагоналдарын өлшеу керек.Прибордың сүлбесi 3.5 суретте көрсетiлген.

Сурет. 3.5. Виккерс приборының сүлбесi

Прибор (8) стақаннан құрылады. Стақан iшiнде күш жасайтын серiппе бар. Стақанның төменгi жағында алмазды пирамида бекiтiлiп қойылған. Пирамида жұмыс орынына (9) күйентемен келтiредi. Стақанның жоғарғы жағынан 5 оптикалық жүйе орнатылған. Қажет болғанда аспапты струбцинаға әлде магнитпен ұстап бекiтедi. Солай аспап үлкен бөлшектердiң бетiне қойылады.

Аспаппен жұмыс орындау тәртiбi:

- аспап струбцина арқылы жұмыс орынына орнатылады;

- (12) заттық үстел арқылы бөлшектi (үлгiнi) (11) пирамидамен қақтығысып қалғанға дейiн келтiредi;

- (7) күйентемен серiппенi әрекетке келтiредi. Серiппе пирамиданы сынылатын үлгiге басып жабады;

- қажеттiлiк шыдам өткеннен кейiн (шыдамды оператор өзi белгiлейдi) (7) күш күйентемен жоғары көтерiп алынады;

- шам жағып (4) окулярдың айналуымен, шкаламен үлгiнiң бетiн көру керек;

- iздiң екi жақты перпендикулярлық бағыты диоганалдарын өлшеу керек. 2 микрометрлiк винтпен шкаланың ноль штрихын iздiң сол шетiне

келтiредi. (6) есептейтiн барабан мен жаппай сызықты iздiң сол шетiне келтiредi.

Шкаланың нөль штрих және жаппай сызық ортасындағы шкаланың тұтас сан бөлiктерi, миллиметрдiң 10 бөлiгiн бередi.

Кесте арқылы қаттылықтың санын белгiлейдi. Күш 5 кгс және диагоналдың ұзындығы 0,175 мм болғанда екi диагоналдың орта есеппен шығарғанда қаттылығы HV=303.

3.2 кестеде Роквелл және Бринелл қаттылықтар санының қатынасы анықтама арқылы көрсетіледі.

Кесте 3.2. Роквелл және Бринелл қаттылықтар санының қатынасы.

Қаттылық	Қаттылық	Қаттылық
Роквелл бойынша	Бринелл бойынша	Роквелл бойынша	Бринелл бойынша	Роквелл бойынша	Бринелл бойынша
С шкаласы	D = 10мм P = 3000кгс	шкалалар	D = 10мм P=3000кгс	Вшкаласы	D = 10мм P=3000кгс
С	В
HRC	Iздiң диаметрi,мм	НВ	HRC	HRB	Iздiң диаметрi,мм	НВ	HRB	Iздiң диаметрi,мм	НВ
	2,20			-	3,40			4,60
	2,25			-	3,45			4,65
	2,30			-	3,50			4,70
	2,35			-	3,55			4,75
	2,40			-	3,60			4,80
	2,45			-	3,65			4,85
	2,50			-	3,70			4,90
	2,55			-	3,75			4,95
	2,60			-	3,80			5,00
	2,65			-	3,85			5,05
	2,70				3,90			5,10
	2,75				3,95			5,15
	2,80				4,00			5,20
	2,85				4,05			5,25

3.2 кестенің жалғасы

	2,90				4,10			5,30
	2,95				4,15			5,35
	3,00				4,20			5,40
	3,05				4,25			5,45
	3,10				4,30			5,50
	3,15				4,35			5,55
	3,20				4,40			5,60
	3,25				4,45			5,65
	3,30				4,50			5,70
	3,35				4,55			5,75