Ugumu wa metali. Jedwali la ugumu wa chuma

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-18 04:30

Ili sehemu na mitambo itumike kwa muda mrefu na kwa uhakika, nyenzo ambazo zinatengenezwa lazima zikidhi hali muhimu za kufanya kazi. Ndiyo maana ni muhimu kudhibiti maadili yanayoruhusiwa ya vigezo vyao kuu vya mitambo. Mali ya mitambo ni pamoja na ugumu, nguvu, nguvu ya athari, ductility. Ugumu wa metali ni sifa kuu ya kimuundo.

dhana

Ugumu wa metali na aloi ni sifa ya nyenzo kuunda ukinzani wakati mwili mwingine unapenya kwenye tabaka za uso wake, ambazo hazibadiliki na hazianguka chini ya mizigo inayoandamana (indenter). Imefafanuliwa kwa madhumuni:

• kupata maelezo kuhusu vipengele vya muundo vinavyokubalika na uwezekano wa uendeshaji;
• uchambuzi wa hali chini ya ushawishi wa wakati;
• kufuatilia matokeo ya matibabu ya joto.

Nguvu na upinzani wa uso wa kuzeeka hutegemea kiashirio hiki. Chunguza kama asilinyenzo na sehemu zilizokamilika.

Chaguo za utafiti

Kiashiria ni thamani inayoitwa nambari ya ugumu. Kuna mbinu mbalimbali za kupima ugumu wa metali. Utafiti sahihi zaidi ni kutumia aina tofauti za kukokotoa, vielezi na vipima ugumu vinavyofaa:

1. Brinell: kiini cha kifaa ni kubonyeza mpira kwenye chuma au aloi inayochunguzwa, kukokotoa kipenyo cha chapa na kisha kukokotoa kigezo cha kihisabati.
2. Rockwell: Mpira au koni ya almasi inatumika. Thamani inaonyeshwa kwa kipimo au kukokotwa.
3. Vickers: Kipimo sahihi zaidi cha ugumu wa chuma kwa kutumia ncha ya piramidi ya almasi.

Kuna fomula na majedwali maalum ya kubainisha ulinganifu wa vigezo kati ya viashirio vya mbinu tofauti za kipimo kwa nyenzo sawa.

Vipengele vinavyoamua chaguo la kipimo

Katika hali ya maabara, pamoja na anuwai ya vifaa vinavyohitajika, chaguo la mbinu ya utafiti hufanywa kulingana na sifa fulani za kipengee cha kazi.

1. Thamani elekezi ya kigezo cha mitambo. Kwa vyuma vya miundo na vifaa vyenye ugumu wa chini hadi 450-650 HB, njia ya Brinell hutumiwa; kwa chombo, vyuma vya alloy na aloi nyingine - Rockwell; kwa aloi ngumu - Vickers.
2. Vipimo vya sampuli ya jaribio. Hasa sehemu ndogo na nyeti huchunguzwa nakwa kutumia kipima ugumu cha Vickers.
3. Unene wa chuma katika sehemu ya kipimo, hasa safu ya kabureti au nitridi.

Masharti na utiifu wote umeandikwa na GOST.

Vipengele vya mbinu ya Brinell

Jaribio la ugumu wa metali na aloi kwa kutumia kifaa cha kupima ugumu wa Brinell hufanywa kwa vipengele vifuatavyo:

1. Indenter - mpira uliotengenezwa kwa aloi ya chuma au aloi ya tungsten carbide yenye kipenyo cha 1, 2, 2, 5, 5 au 10 mm (GOST 3722-81).
2. Muda wa ujongezaji tuli: kwa chuma cha kutupwa na chuma - 10-15, kwa aloi zisizo na feri - 30, muda wa s 60 pia unawezekana, na katika hali zingine - 120 na 180.
3. Thamani ya kikomo ya kigezo cha mitambo: 450 HB inapopimwa kwa mpira wa chuma; 650 HB unapotumia carbudi.
4. Mizigo inayowezekana. Kutumia uzani uliojumuishwa kwenye kit, nguvu halisi ya deformation kwenye sampuli ya mtihani inarekebishwa. Maadili yao ya chini yanayoruhusiwa: 153, 2, 187, 5, 250 N; upeo - 9807, 14710, 29420 N (GOST 23677-79).

Kwa kutumia fomula, kulingana na kipenyo cha mpira uliochaguliwa na nyenzo inayojaribiwa, nguvu inayokubalika ya ujongezaji inaweza kuhesabiwa.

Aina ya aloi	Hesabu ya mzigo wa hisabati
Aloi za chuma, nikeli na titanium	30D2
Chuma cha kutupwa	10D2, 30D2
Aloi za shaba na shaba	5D2, 10D2, 30D2
Madini nyepesi na aloi	2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2
Ongoza, bati	1D2

Mfano wa nukuu:

400HB10/1500/20, ambapo 400HB ni ugumu wa Brinell wa chuma; 10 - kipenyo cha mpira, 10 mm; 1500 - mzigo wa tuli, 1500 kgf; 20 - kipindi cha ujongezaji, sekunde 20.

Ili kubaini nambari kamili, ni busara kuchunguza sampuli sawa katika maeneo kadhaa, na kubainisha matokeo ya jumla kwa kutafuta wastani wa zilizopatikana.

Jaribio la ugumu wa Brinell

Mchakato wa utafiti unaendelea katika mlolongo ufuatao:

1. Kuangalia sehemu kwa kuzingatia mahitaji (GOST 9012-59, GOST 2789).
2. Kuangalia afya ya kifaa.
3. Kuteua mpira unaohitajika, kubainisha nguvu inayowezekana, kuweka uzito kwa ajili ya uundaji wake, kipindi cha ujongezaji.
4. Kuanzisha kijaribu ugumu na urekebishaji wa sampuli.
5. Kupima kipenyo cha mapumziko.
6. Hesabu ya majaribio.

НВ=F/A, ambapo F ni mzigo, kgf au N; A – eneo la alama, mm².

НВ=(0, 102F)/(πDh), ambapo D - kipenyo cha mpira, mm; h – kina cha chapa, mm.

Ugumu wa metali unaopimwa kwa njia hii una uhusiano wa kimajaribio nahesabu ya vigezo vya nguvu. Njia hiyo ni sahihi, hasa kwa aloi za laini. Ni muhimu katika mifumo ya kubainisha thamani za mali hii ya kiufundi.

Vipengele vya mbinu ya Rockwell

Njia hii ya kipimo ilivumbuliwa katika miaka ya 20 ya karne ya XX, kikiwa kiotomatiki zaidi kuliko ile ya awali. Inatumika kwa nyenzo ngumu zaidi. Sifa zake kuu (GOST 9013-59; GOST 23677-79):

1. Kuwepo kwa mzigo msingi wa kilo 10.
2. Kipindi cha kushikilia: 10-60 s.
3. Thamani za mipaka za viashirio vinavyowezekana: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
4. Nambari inaonyeshwa kwenye piga ya kijaribu ugumu, inaweza pia kuhesabiwa kimahesabu.
5. Mizani na vitambulisho. Kuna mizani 11 tofauti, kulingana na aina ya indenter na mzigo wa juu unaoruhusiwa wa tuli. Hutumika sana: A, B na C.

A: Ncha ya koni ya almasi, pembe ya pointi 120˚, jumla ya nguvu tuli 60kgf, HRA; bidhaa nyembamba huchunguzwa, hasa bidhaa za kukunjwa.

C: pia koni ya almasi ya HRC 150kgf, inafaa kwa nyenzo ngumu na ngumu.

B: Mpira wa mm 1.588 uliotengenezwa kwa chuma gumu au tungsten carbudi ngumu, mzigo wa kilo 100, HRB, unaotumika kutathmini ugumu wa bidhaa zilizoangaziwa.

Ncha yenye umbo la Mpira (milimita 1.588) inatumika kwa mizani ya Rockwell B, F, G. Pia kuna mizani E, H, K, ambayo mpira wenye kipenyo cha milimita 3.175 (GOST 9013-59) inatumika.

Idadi ya sampuli,iliyofanywa na kipima ugumu wa Rockwell katika eneo moja ni mdogo kwa ukubwa wa sehemu. Mtihani wa pili unaruhusiwa kwa umbali wa kipenyo cha 3-4 kutoka mahali pa awali pa deformation. Unene wa bidhaa chini ya mtihani pia umewekwa. Inapaswa kuwa si chini ya mara 10 ya kina cha kupenya kwa ncha.

Mfano wa nukuu:

50HRC - Ugumu wa chuma wa Rockwell, unaopimwa kwa ncha ya almasi, nambari yake ni 50.

Mpango wa Utafiti wa Rockwell

Kipimo cha ugumu wa chuma ni rahisi zaidi kuliko mbinu ya Brinell.

1. Kukadiria vipimo na sifa za uso wa sehemu.
2. Kuangalia afya ya kifaa.
3. Amua aina ya kidokezo na uwezo wa kupakia.
4. Kuweka muundo.
5. Utekelezaji wa nguvu ya msingi kwenye nyenzo, thamani ya kilo 10.
6. Kufanya juhudi kamili na zinazofaa.
7. Kusoma nambari iliyopokelewa kwenye kipimo cha piga.

Hesabu ya hisabati pia inawezekana ili kubainisha kwa usahihi kigezo cha kimitambo.

Unapotumia koni ya almasi yenye mzigo wa 60 au 150 kgf:

HR=100-((H-h)/0, 002;

unapojaribu kwa mpira kwa nguvu ya kilo 100:

HR=130-((H-h)/0, 002, ambapo h ni kina cha kupenya cha inndeta kwa nguvu ya msingi ya kilo 10; H ni kina cha kupenya cha indenter kwa mzigo kamili; 0, 002 ni mgawo ambao hudhibiti kiasi cha kusogezwa kwa ncha wakati nambari ya ugumu inabadilika kwa kitengo 1.

Mbinu ya Rockwell ni rahisi lakini si sahihi vya kutosha. Wakati huo huo, inaweza kupima sifa za kiufundi za metali ngumu na aloi.

Sifa za mbinu ya Vickers

Kubainisha ugumu wa metali kwa kutumia mbinu hii ndiyo njia rahisi na sahihi zaidi. Kazi ya kijaribu ugumu inategemea ujongezaji wa ncha ya piramidi ya almasi kwenye sampuli.

Sifa Kuu:

1. Indenter: 136° kilele cha piramidi ya almasi.
2. Mzigo wa juu zaidi unaoruhusiwa: kwa chuma cha aloi na chuma - 5-100 kgf; kwa aloi za shaba - 2.5-50 kgf; kwa alumini na aloi kulingana nayo - 1-100 kgf.
3. Kipindi cha kushikilia mzigo tuli: sekunde 10 hadi 15.
4. Nyenzo zilizojaribiwa: chuma na metali zisizo na feri na ugumu wa zaidi ya 450-500 HB, ikijumuisha bidhaa baada ya matibabu ya kemikali ya joto.

Mfano wa nukuu:

700HV20/15, ambapo 700HV ni nambari ya ugumu ya Vickers; 20 - mzigo, 20 kgf; 15 - kipindi cha juhudi tuli, 15 s.

Mfuatano wa masomo wa Vickers

Utaratibu umerahisishwa sana.

1. Angalia sampuli na zana. Uangalifu hasa hulipwa kwa uso wa sehemu.
2. Kuchagua juhudi zinazokubalika.
3. Inasakinisha nyenzo za majaribio.
4. Kuanzisha kijaribu ugumu kufanya kazi.
5. Soma matokeo kwenye piga.

Hesabu ya hisabati kwa mbinu hii ni kama ifuatavyo:

HV=1, 8544(F/d²), ambapo F ni mzigo,kgf; d ni thamani ya wastani ya urefu wa vilaza vya alama, mm.

Inakuruhusu kupima ugumu wa metali, sehemu nyembamba na ndogo, huku ukitoa usahihi wa juu wa matokeo.

Njia za mpito kati ya mizani

Baada ya kuamua kipenyo cha chapa kwa kutumia vifaa maalum, unaweza kutumia majedwali kubainisha ugumu. Jedwali la ugumu wa metali ni msaidizi aliyethibitishwa katika hesabu ya parameter hii ya mitambo. Kwa hivyo, ikiwa thamani ya Brinell inajulikana, Vickers au nambari ya Rockwell inayolingana inaweza kubainishwa kwa urahisi.

Mfano wa baadhi ya thamani zinazolingana:

Kipenyo cha kuchapisha, mm	Njia ya utafiti
	Brinell	Rockwell			Vickers
		A	C	B
3, 90	241	62, 8	24, 0	99, 8	242
4, 09	218	60, 8	20, 3	96, 7	218
4, 20	206	59, 6	17, 9	94, 6	206
4, 99	143	49, 8	-	77, 6	143

Jedwali la ugumu wa metali hukusanywa kwa misingi ya data ya majaribio na ina usahihi wa juu. Pia kuna utegemezi wa picha wa ugumu wa Brinell kwenye maudhui ya kaboni kwenye aloi ya kaboni ya chuma. Kwa hivyo, kwa mujibu wa utegemezi huo, kwa chuma na kiasi cha kaboni katika muundo sawa na 0.2%, ni 130 HB.

Mahitaji ya Mfano

Kulingana na mahitaji ya GOST, sehemu zilizojaribiwa lazima ziwe na sifa zifuatazo:

1. Kipande cha kazi lazima kiwe tambarare, lala kigumu kwenye meza ya kijaribu ugumu, kingo zake lazima ziwe laini au kuchakatwa kwa uangalifu.
2. Uso unapaswa kuwa na ukali kidogo. Lazima iwe mchanga na kusafishwa, ikiwa ni pamoja na kwa msaada wa misombo ya kemikali. Wakati huo huo, wakati wa mchakato wa machining, ni muhimu kuzuia uundaji wa ugumu wa kazi na ongezeko la joto la safu ya kutibiwa.
3. Sehemu lazima ifuate mbinu iliyochaguliwa ya kubainisha ugumu kwa sifa za vigezo.

Utimizo wa mahitaji ya msingi ni sharti la kufanya vipimo sahihi.

Ugumu wa metali ni sifa muhimu ya kimakanika ambayo hubainisha baadhi ya vipengele vyake vingine vya kiufundi na kiteknolojia, matokeo ya michakato ya awali ya uchakataji, ushawishi wa vipengele vya muda na uwezekano wa hali ya uendeshaji. Uchaguzi wa mbinu ya utafiti inategemea sifa za takriban za sampuli, yakevigezo na muundo wa kemikali.