Ili kutumia vyema metali katika miundo mbalimbali, ni muhimu kujua ni nguvu kiasi gani. Ugumu ni sifa ya kawaida ya mahesabu ya ubora wa metali na aloi. Kuna njia kadhaa za uamuzi wake: Brinell, Rockell, Super-Rockwell, Vickers, Ludwik, Shor (Monotron), Martens. Makala haya yanazingatia mbinu ya akina Rockwell.
Mbinu ni nini
Mbinu ya Rockwell ni mbinu ya kupima ugumu wa nyenzo. Kwa kipengele kilicho chini ya utafiti, kina cha kupenya kwa ncha ngumu ya kiashiria kinahesabiwa. Katika kesi hii, mzigo unabaki sawa kwa kila kiwango cha ugumu. Kawaida ni 60, 100 au 150 kgf.
Kiashirio katika utafiti ni mipira ya nyenzo ya kudumu au koni za almasi. Zinapaswa kuwa na ncha iliyochongoka iliyo na mduara na pembe ya kilele ya digrii 120.
Njia hii imepatikana kuwa rahisi na inaweza kuzaliana kwa haraka. Ambayo inaipa faida zaidi ya mbinu zingine.
Historia
Profesa wa utafiti wa Vienna Ludwig alipendekeza kwanza matumizi ya kiashiria kwa utafiti.ugumu kwa kupenya nyenzo na kuhesabu kina cha jamaa. Mbinu yake imeelezewa katika kazi ya 1908 Die Kegelprobe.
Njia hii ilikuwa na mapungufu. Ndugu Hugh na Stanley Rockwell walipendekeza teknolojia mpya ambayo iliondoa makosa ya kutokamilika kwa mitambo ya mfumo wa kipimo (backlashes na kasoro za uso, uchafuzi wa vifaa na sehemu). Maprofesa waligundua kipima ugumu - kifaa kinachoamua kina cha jamaa cha kupenya. Ilitumika kujaribu fani za mipira ya chuma.
Uamuzi wa ugumu wa metali kwa mbinu za Brinell na Rockwell unastahili kuzingatiwa katika jumuiya ya wanasayansi. Lakini njia ya Brinell ilikuwa duni - ilikuwa polepole na haikutumiwa kwa chuma ngumu. Kwa hivyo, haiwezi kuchukuliwa kuwa mbinu ya majaribio isiyo ya uharibifu.
Mnamo Februari 1919, kifaa cha kupima ugumu kilipewa hati miliki chini ya nambari 1294171. Kwa wakati huu, Rockwells walifanya kazi katika kampuni ya kubeba mpira.
Mnamo Septemba 1919, Stanley Rockwell aliacha kampuni na kuhamia Jimbo la New York. Huko aliwasilisha ombi la uboreshaji wa kifaa, ambalo lilikubaliwa. Kifaa kipya chenye hati miliki na kuboreshwa kufikia 1921.
Mwishoni mwa 1922, Rockwell ilianzisha kiwanda cha matibabu ya joto ambacho bado kinafanya kazi Connecticut. Sehemu ya Instron Corporation tangu 1993.
Faida na hasara za mbinu
Kila mbinu ya kukokotoa ugumu ni ya kipekee na inatumika katika baadhi ya maeneo. Njia za ugumu wa Brinell na Rockwellni za msingi.
Kuna idadi ya faida za mbinu:
- uwezekano wa majaribio ya ugumu wa hali ya juu;
- uharibifu mdogo wa uso wakati wa majaribio;
- njia rahisi ambayo haihitaji kipimo cha kipenyo cha ujongezaji;
- mchakato wa majaribio una haraka ya kutosha.
Dosari:
- ikilinganishwa na vijaribu vya ugumu wa Brinell na Vickers, mbinu ya Rockwell si sahihi vya kutosha;
- lazima iandae kwa makini sampuli ya uso.
Muundo wa mizani ya Rockwell
Ili kupima ugumu wa metali kwa mbinu ya Rockwell, ni mizani 11 pekee ndiyo imetolewa. Tofauti yao iko katika uwiano wa ncha na mzigo. Ncha haiwezi tu koni ya almasi, lakini pia mpira wa alloy ya carbudi na tungsten au chuma ngumu kwa namna ya nyanja. Kidokezo kilichowekwa katika usakinishaji kinaitwa kitambulisho.
Mizani kawaida huashiriwa kwa herufi za alfabeti ya Kilatini: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
Majaribio ya nguvu hufanywa kwa mizani kuu - A, B, C:
- Kipimo A: kujaribu kwa koni ya almasi yenye mzigo wa kilo 60. Uteuzi - HRA. Vipimo kama hivyo hufanywa kwa nyenzo nyembamba ngumu (0.3-0.5 mm);
- Kipimo B: Mtihani wa mpira wa chuma wa kgf 100. Uteuzi - HRB. Majaribio yanafanywa kwa aloi za chuma zisizo na feri na zisizo na feri;
- Kipimo C: Kipimo cha koni cha kgf 150. Uteuzi - HRC. Majaribio hufanywa kwa metali ngumu za wastani, chuma kigumu na kilichokaushwa au tabaka zenye unene wa si zaidi ya 0.5 mm.
Ugumu kwa mbinuRockwell kawaida huashiria HR na herufi ya tatu ya kipimo (kwa mfano, HRA, HRC).
Mfumo wa kukokotoa
Ugumu wa nyenzo huathiri kina cha kupenya kwa ncha. Kadiri kifaa cha majaribio kinavyozidi kuwa kigumu, ndivyo upenyezaji unavyopungua.
Ili kubaini ugumu wa nyenzo kwa nambari, fomula inahitajika. Coefficients yake inategemea kiwango. Ili kupunguza hitilafu ya kipimo, mtu anapaswa kukubali tofauti ya kiasi katika kina cha kupenya cha kiashiria wakati wa kutumia mzigo mkuu na wa awali (kgf 10).
Njia ya kupima ugumu wa Rockwell inahusisha matumizi ya fomula: HR=N-(H-h)/s, ambapo tofauti H-h inaashiria kina cha kupenya cha kielekezi chini ya mizigo (ya awali na kuu), thamani ni imehesabiwa kwa mm. N, s ni viunga, hutegemea mizani mahususi.
Kipima ugumu wa Rockwell
Kipima ugumu ni kifaa cha kubaini ugumu wa metali na aloi kwa mbinu ya Rockwell. Ni kifaa kilicho na koni ya almasi (au mpira) na nyenzo ambazo koni lazima iingie. Uzito pia umeambatishwa ili kurekebisha nguvu ya athari.
Maonyesho ya kiashirio cha saa. Mchakato unafanyika katika hatua mbili: kwanza, uendelezaji unafanywa kwa nguvu ya kilo 10, kisha nguvu zaidi. Kwa kubonyeza zaidi, koni inatumiwa, kwa kidogo, mpira.
Nyenzo za majaribio zimewekwa mlalo. Almasi huteremshwa juu yake kwa lever. Kwa mteremko laini, kifaa hutumia mpini wenye kinyonyaji cha mafuta.
Muda mkuu wa kupakia ni kawaidani sekunde 3 hadi 6, kulingana na nyenzo. Upakiaji wa mapema lazima udumishwe hadi matokeo ya majaribio yapatikane.
Mshale mkubwa wa kiashirio unasogea kisaa na kuonyesha matokeo ya jaribio.
Maarufu zaidi katika mazoezi ni miundo kama hii ya majaribio ya ugumu wa rockwell:
- Vifaa vya stationary "Metrotest" mfano "ITR", kwa mfano, "ITR-60/150-M".
- Qness GmbH mfano Q150R.
- Kifaa kiotomatiki cha TIME Group Inc mfano TH300.
Mbinu ya Mtihani
Utafiti unahitaji maandalizi makini. Wakati wa kuamua ugumu wa metali kwa njia ya Rockwell, uso wa sampuli lazima iwe safi, bila nyufa na mizani. Ni muhimu kuangalia mara kwa mara ikiwa mzigo unatumika kwa uso wa nyenzo, na ikiwa ni thabiti kwenye meza.
Alama wakati wa kusukuma koni inapaswa kuwa angalau 1.5 mm, na wakati wa kusukuma mpira - zaidi ya 4 mm. Kwa mahesabu ya ufanisi, sampuli lazima iwe mara 10 zaidi kuliko kina cha kupenya cha indenter baada ya kuondolewa kwa mzigo kuu. Pia, angalau majaribio 3 ya sampuli moja yanapaswa kufanywa, na kisha matokeo yanapaswa kuwa wastani.
Hatua za majaribio
Ili jaribio liwe na matokeo chanya na hitilafu ndogo, unapaswa kufuata utaratibu wa mwenendo wake.
Hatua za jaribio la mbinu ya kubainisha ugumu kwaRockwell:
- Amua chaguo la kipimo.
- Sakinisha kiashiria kinachohitajika na upakie.
- Fanya majaribio mawili (hayajajumuishwa katika matokeo) ya kuchapisha ili kusahihisha usakinishaji wa kifaa na sampuli.
- Weka kizuizi cha marejeleo kwenye jedwali la chombo.
- Jaribu upakiaji mapema (kgf 10) na uweke upya kipimo.
- Weka mzigo mkuu, subiri matokeo ya juu zaidi.
- Ondoa mzigo na usome thamani iliyopokelewa kwenye piga.
Kanuni huruhusu majaribio ya sampuli moja wakati wa kujaribu bidhaa kwa wingi.
Ambayo yataathiri usahihi
Unapofanya jaribio lolote, ni muhimu kuzingatia mambo mengi. Utambuzi wa ugumu wa Rockwell pia una sifa zake.
Mambo ya kuzingatia:
- Unene wa kipande cha majaribio. Ni marufuku na sheria za jaribio kutumia sampuli ambayo ni chini ya mara kumi ya kina cha kupenya cha ncha. Hiyo ni, ikiwa kina cha kupenya ni 0.2 mm, basi nyenzo lazima iwe angalau 2 cm nene.
- Lazima kuwe na umbali kati ya picha zilizochapishwa kwenye sampuli. Ni kipenyo tatu kati ya sehemu za karibu chapa.
- Mtu anapaswa kuzingatia mabadiliko yanayoweza kutokea katika matokeo ya jaribio kwenye piga, kulingana na nafasi ya mtafiti. Hiyo ni, usomaji wa matokeo unapaswa kufanywa kwa mtazamo mmoja.
Sifa za kiufundi katika majaribionguvu
Rejelea na uchunguze sifa za uimara wa nyenzo na matokeo ya kupima ugumu kwa kutumia mbinu ya ugumu wa Rockwell yalipatikana na wanasayansi nyenzo kama vile Davidenkov N. N., Markovets M. P. na wengineo.
Kulingana na matokeo ya jaribio la ugumu wa kupenyeza, mbinu za kukokotoa nguvu ya mavuno hutumika. Uhusiano huu huhesabiwa kwa vyuma vya juu vya chromium ambavyo vimepitia matibabu mengi ya joto. Thamani ya wastani ya mkengeuko, unapotumia kiashiria cha almasi, ilikuwa +0.9% pekee.
Utafiti pia unaendelea ili kubainisha sifa nyingine za kiufundi za nyenzo zinazohusiana na ugumu. Kwa mfano, nguvu ya mkazo (au nguvu ya mkazo), ukinzani halisi wa mivunjiko na mkazo wa kiasi.
Njia mbadala za kubainisha ugumu
Kupima ugumu kunawezekana si kwa mbinu ya Rockwell pekee. Fikiria pointi kuu za kila njia na tofauti zao. Jaribio la upakiaji tuli:
- Sampuli za masomo. Mbinu za Rockell na Vickers hufanya iwezekane kujaribu nyenzo laini na zenye nguvu nyingi. Mbinu ya Brinell imeundwa kuchunguza metali laini na ugumu hadi 650 HBW. Mbinu ya Super-Rockwell inaruhusu kupima ugumu katika mizigo ya chini.
- GOSTs. Njia ya Rockwell inakubaliana na GOST 9013-59, njia ya Brinell - 9012-59, njia ya Vickers - 2999-75, njia ya Shor - GOST 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868-85.
- Durometers. Vifaa vya watafiti wa Rockwell na Shore ni rahisimatumizi na ukubwa mdogo. Vifaa vya Vickers huruhusu majaribio kwenye vielelezo vyembamba sana na vidogo.
Majaribio chini ya shinikizo la nguvu yalifanywa kulingana na mbinu ya Martel, Poldi, kwa kutumia kijaribu cha athari ya wima cha Nikolaev, kifaa cha Schopper na Bauman spring na vingine.
Ugumu unaweza pia kupimwa kwa kukwaruza. Majaribio kama haya yalifanywa kwa kutumia faili ya Barb, Monters, Hankins, Birbaum microcharacterizer na nyinginezo.
Licha ya mapungufu yake, mbinu ya Rockwell inatumika sana kupima ugumu katika tasnia. Ni rahisi kufanya, hasa kutokana na ukweli kwamba si lazima kupima uchapishaji chini ya darubini na polish uso. Lakini wakati huo huo, njia hiyo sio sahihi kama tafiti zilizopendekezwa za Brinell na Vickers. Ugumu, uliopimwa kwa njia tofauti, una utegemezi. Hiyo ni, vitengo vya ufanisi vya Rockwell vinaweza kubadilishwa kuwa vitengo vya Brinell. Katika kiwango cha kutunga sheria, kuna kanuni kama vile ASTM E-140 zinazolinganisha maadili ya ugumu.
