Мазмұны
Кіріспе 4
1. Қаттылықтың негізгі түсініктері 5
1.1. Қаттылықтың сипаттамасы және анықтау әдістері 6
2. Материалдың қаттылығын өлшеу әдістері 7
2.1. Статикалық әдіс бойынша 7
2.1.1. Бриннел әдісі 7
2.1.2. Роквелл әдісі 1 1
2.1.3. Виккерс әдісі 1 5
2.2. Динамкалық әдіс бойынша.. 1 8
2.2.1. Шора бойынша қаттылық (басып енгізу әдісі) ..18
2.2.2. Кері серпіліс әдісі (Шора бойынша) 19
2.2.3. Тырнау арқылы қаттылыққа сынау 21
Қорытынды 24
Әдебиеттер тізімі........................................ 25
Кіріспе
Металлдар мен құймалардың сапасын анықтайтын әртүрлі құрылыста және әр
Адамзат қоғамы материалды қандай күйде болмасын, қаттылыққа сынауды өте
Қаттылықты өлшейтін әдістер екі негізгі категорияға бөлінеді: қаттылықты
Ең көбірек танылған түрі - статикалық әдіс. Мұнда индикаторға
Ал қаттылықты анықтаудың динамкалық әдісінде сыналушы индикатор үлгіге серпімді
Қаттылықты құралмен анықтауда твердомер деп аталатын аспап қолданылады.
Нақты қаттылықты анықтау әдісі материал қасиетіне, өлшеу мақсатына,
Қаттылықтың негізгі түсініктері
Металдың ең негізгі механикалық қасиеттерінің бірі ол қаттылық болып
Қаттылық мынаған байланысты:
Автомаралық қашықтыққа.
Координациондық санға — сан жоғары болған сайын, соғұрлым
Валенттілікке – химиялық элемент атомдарының басқа элемент атомдарымен химиялық
Химиялық байланыс табиғатына – жүйенің толық энергиясының азаюымен
Бағытына (мысалы, дистен минералы – оның қаттылығы кристалл айналасында
Нәзіктік пен соққылық. Нәзіктік – материалдың көрінетін қалдық деформациясыз
Иілгіштік — минерал оңай иіледі, қайта орнына келмейді. (мысалы,
Серпімділік — минерал майысады, бірақ қалпына келеді (мысалы, слюда
Тұтқырлық — минералды сындыру қиын (мысалы, жадеит (нефрит) –
Жабысқақтық – жазық паралелді беткей түзумен арнайы кристаллографикалық бағытта
Қазіргі кезде бар материалдардың ішіндігі ең қаттысы көміртегінің екі
Қаттылықтың сипаттамасы және анықтау әдістері
Қаттылық — материалдың өзінен де қатты дененің енуіне қарсы
Қаттылықты анықтау үшін материал беткейіне арнайы күшпен болаттық
Аталған әдістердің әрқайсысының өздерінше кемшілігі және артықшылығы бар, сондықтан
Металдар мен қоспалардың қаттылығы жұмсақ немесе орта мөлшерде болғанда,
Металдарды жаппай сынау кезінде бұл әдістер қиындау, сондықтан Роквелл
Ұштықтың әсер етуіне байланысты қаттылықты өлшеудің бірнеше түрін ажыратады.
2 Материалдардың қаттылығын өлшеу әдістері
2.1 Статикалық әдіс бойынша
2.1.1 Бринелл әдісі бойынша қаттылықты анықтау
Бринелл әдісі — қаттылықты металлдық шар қалдыратын таңба диаметрі
Бринелл әдісімен металлдың қаттылығын анықтау үшін оған шынықтырылған болат
Металдың қаттылығы мен қалыңдығына байланысты (2.1 кесте), шарикпен
, (2.1)
Мұндағы Р- үлгіге түсірілген күш, кГс;
S = π·D·h– шариктің үлгідегі таңбасының ауданы, мм2
D – шариктің диаметрі, мм ;
h – айшықтың тереңдігі, мм;
d – айшықтың диаметрі, мм;
.
Металдың қаттылығы мен қалыңдығына байланысты 2.1-кестесін қолдана отырып, шариктің
Қара металдар мен олардың қорытпалары үшін Р= 30 ·
Қола, мыс, жез үшін Р= 10 ·D2;
Алюминий, подшипник қорытпалары үшін Р= 2,5 · D 2
2.1- сурет. Бринелл бойынша қаттылықты анықтау схемасы.
2.1- кесте
Шамамен берілген Бринелл қаттылығы Ұштықтың (наконечник) түрі Жалпы күш
60....230
230....700
700 ден жоғары Болат шарик
Алмаз конус
Алмаз конус
100/1000
150/1500
60/600 В
С
А HRB
HRC
HRA 25....100
20....70
70....85
2.2 – кесте. Металдардың қалыңдығына байланысты шариктің диаметрін, металдарға
Металдардың түрлері Қаттылық аралығы НВ Металдың қалыңдығы,
мм Шариктің диаметрі, Dмм Р=К·D2 Түсірілетін күш,Р,кгс. Уакыт өлшемі,
Қара металдар 140...450 2 ден кем емес
2....4
3....6 2,5
5
10 Р=30D2 187,5
750
3000 10
Қара металдар 140 3 тен кем емес
3....6
6 дан жоғары 2,5
5
10 Р=10D2 62,5
250
1000 10
Түсті металдар 130 2 ден кем емес
2....4
3....6 2,5 Р=30D2 187,5
750
3000 30
Түсті металдар 35....130 3 тен кем емес
3....6
6....9 2,5
5
10 Р=10D2 62,5
250
1000 30
Түсті металдар 8....35 3 тен кем емес
3....6
6-дан
жоғары 2,5
5
10 Р=2,5D2 15,6
62,6
250 60
Шариктың із таңбасын дұрыс түсіру үшін сыналатын металл үлгісінің
Сыналатын металдың қалыңдығы таңбасының тереңдігіне қарағанда 10 есе үлкен,
Бирнелл әдісі бойынша металлдардың қаттылығын өлшеу үшін қолданылатын аспаптар:
Жартылай автоматты аспаптар ТБ 5004, ТБ 5004-03.
Аспаптар металлдар қаттылығын екі режимде өлшеуге арналған:
- ГОСТ 9012 сәйкестілігімен Бринелл әдісі бойынша, айшық диаметрін
– сурет. МБП-3 өлшеуіш микроскобы
- Сілтеуіші бар қондырылған тілді индикатор (ТБ 5004), немесе
2) Портативті аспап ТБП 501 (2.3-сурет)
Бұл аспап Бринелл әдісі бойынша металдардың қаттылығын өлшеуге арналған.
2.3-сурет. Бринелл әдісі бойынша мелалдардың қаттылығын өлшеуге арналған портативті
Аспап қозғалмалы саналғанымен, ол көбіне тұрбалар материалының үлгілер мен
Аспаптың негізгі бөлiгi - корпус 1 болып табылады,
2.1.2 Роквелл әдісі бойынша материалдың қаттылығын анықтау
Роквелл әдісі — зерттелетін материал беткейіне металлдық немесе алмаздық
Роквелл әдісі бойынша өлшеуді жүргізу мен қаттылық санын анықтау
Сыналатын металл үлгісінің бетіне төбесіндегі бұрышы 1200 тең, алмаздан
- шыныққан болат шарикті (d = 1,588 мм )
- алмаз конусты үлгіге батырғанда ақтық күш Р1 =
- алмаз конусты үлгіге батырғанда Р1 = 50кгс
Металдың қаттылығы айтылған әдісте бірден Роквелл аспабының индикатор шкаласымен
Егер де сыналатын металл өте қатты және морттық қасиеті
.
С шкаласы (қара түсті) бойынша көп көміртекті болаттар мен
.
В шкаласы (қызыл түсті ) бойынша жұмсақ аз
.
Қызыл (В) шкаласы қара шкаланың бастапқы нөл белгісінен
Ондағы h0 – Р0 бастапқы күш әсерінен пайда болатын
h – Р1 ақтық күш әсерінен пайда болатын үлгідегі
2.4- суреті (а,б). Роквелл бойынша қаттылықты анықтау схемасы.
Роквелл әдісі бойынша қаттылықты өлшейтін аспаптар:
Аспаптар ТР 5014, ТР 5014-01 (2.5 сурет).
Бұл аспаптар Роквелл әдісі бойынша ГОСТ 9013 бойынша металлдар
Роквеллдің 15 шкаласы бойынша қаттылықты өлшеудің кең диапазоны инденторлармен:
Күшті ауыстыру тұтқаны айналдыру арқылы жүргізіледі.
Сынау орнында жарықтандырғышы бар.
ТР 5014-01 аспабы қосымша негізгі күштеменің автоматты қосымшасына және
2.5-сурет. Роквелл әдісі бойынша қаттылықты өлшейтін аспап ТР 5014,
Роквеллдiң әдiсi бойынша қаттылықтың өлшемдерi үшiн ТРП - 5011
2.6-сурет. Роквеллдiң әдiсi бойынша қаттылықты өлшеуге арналған құрал
Роквелл әдісін аз күштемеде қолданудың аумағын кеңейту үшін Супер-Роквелл
Супер-Роквелл әдісі бойынша қаттылықты өлшейтін аспаптар:
2143 ТРС-М аспабы (2.7-сурет)
2.7-сурет. Супер-Роквелл әдісі бойынша қаттылықты өлшейтін 2143 ТРС-М
Зертханалар, металлургиялық және машина жасау кәсiпорындарының шарттары сәйкес 2143
2.1.3 Виккерс әдісі бойынша қаттылықты анықтау
Виккерс әдісі — төртқырлы алмазды пирамиданың беткейге басылған таңбасының
Әдістің мәні зерттелетін материалға дұрыс төртқырлы алмазды пирамидамен қарама
Виккерс бойынша қаттылық Р жүктемені алынған пирамидалық таңба
Виккерс пен Бринелл бойынша қаттылық мәні 100 ден 450
Виккерс бойынша қаттылықты өлшеу кезінде негізгі параметрлер
Басқа жағдайларда HV белгісінен кейін қиғаш сызықпен бөлінген жүктемені
Виккерс әдісі бойынша қаттылықты өлшеу арнайы жүктеме
Виккерс бойынша қаттылық мына формуламен (2.6) анықталады:
Егер Р жүктемесі кгс-да анықталса,
,
Мұндағы, α – пирамида шыңынан алғанда қарама-қарсы қабырғаларының арасындағы
2.8-сурет. Виккерс бойынша қаттылықты анықтау схемасы.
Виккерс әдісі бойынша қаттылықты өлшейтін аспаптар:
Металлдар мен құймалар қаттылығын өлшейтін әмбебап аспаптар ИТ 5010,
Аспаптар Виккерс және Бринелл әдісі бойынша металлдар мен құймалардың
2.9- сурет. Металлдар мен құймалар қаттылығын өлшейтін әмбебап аспап
ИТ 5010 аспабы— электронды санау жүйесі жоқ. ИТ 5010-01М
Электронды санау жүйесі шығаруға мүмкіндік береді:
- бұйымды қаттылық тобына: АЗ, ҚАЛЫПТЫ, ҮЛКЕН;
- өлшеу қорытындысының математикалық өңдеуін;
- топтамадағы жоғары және төменгі мағынаны табу;
- топтамадағы орташа мағынаны табу;
- көрсеткіштердің қарқынын анықтау.
Сандық табло өлшем қорытындысын санау үшін және керекті берілгендерді
Портативті аспап ИТ 5160 (2.10-сурет).
Зертханалық, цехтық және алаң жағдайларында жазық және қисықсызықты беткейлерде
Аспап – датчиктен, электрондық блоктан және біріктіргіш құрылымнан тұратын
Аспапта қөзге көрінетін қаттылықтың үш тобы бар: ТӨМЕН-ҚАЛЫПТЫ-ЖОҒАРЫ
Аспаптың қоректенуі – автономды (8 сағаттан аз емес, аккумуляторлар)
және 220 В ауыспалы тоқ күштемесі желісінен.
2.10-сурет. Виккерс бойынша металлдың қаттылығын өлшеу үшін портативті аспап
Бринеллдің әдiсімен салыстырғанда, Виккерс әдiсiнiң артықшылығы - Виккерстiң әдiсiмен
2.2 Динамикалық әдіс бойынша қаттылықты анықтау
2.2.1 Шора бойынша қаттылық
Шора бойынша қаттылық - материалдардың қаттылығын
Әдіс пен шкаланы 1920 жылы Альберт Ф. Шора
Шора бойынша қаттылық (басып енгізу әдісі) — калибрленген
Дюрометрлер мен Аскер шкаласы — өлшеу принципіне байланысты
Шкала түрлерiнiң атауларының қатары стандартты дәл келетiн түрде
Принципі:
Берілген жағдайдағы қүш әсерімен арнайы индентордың материалды майыстыру тереңдігі
Майысу кезіндегі қаттылық майысу тереңдігіне кері пропорционал және материалдың
2.2.2 Кері серпіліс әдісі (Шора бойынша)
Шора бойынша қаттылық (кері серпіліс әдісі) — өте қатты
Әдiс дәл көрсетулердi бермейдi, шаппа кері серпілісінің биiктiгі сыналып
Шора бойынша қаттылықты өлшегіштер:
1)Шора шкаласымен қаттылықты әмбебап электрондық динамикалық өлшегiш – склероскоп
2.10-сурет. Шора шкаласымен әмбебап
қаттылықты электрондық динамикалық
өлшегiш(склероскоп).
схемасы 1 - шаппа, 2 - сыналып
отырған үлгi, 3 - штативқа орнатылған
склероөлшегiштi тұрба , 4 - алмас.
Шора бойынша қаттылықты өлшегiш- AD-100-А (2.12 сурет)
2.12-суреттегі Шораның шкаласы бойынша резеңке қаттылығын өлшеуге арналған құрал
2.12-сурет. Шора бойынша қаттылықты өлшегiш - AD-100-A
2.2.3 Тырнау арқылы қаттылыққа сынау
Моос шкаласы (қаттылықтың минералогиялық шкаласы) — тырнау әдісі арқылы
1811 жылы неміс минералогы Фридрих Мооспен ұсынған [5]
1 ден 10 дейінгі шкала мәні тальктан алмазға дейінгі
Жұмсақ-қатты жүйесі бойынша материалдар қаттылығын дөрекі салыстырмалы бағалау үшін
2.3-кесте. Моос шкаласы бойынша қаттылықтың абсолюттi қаттылықпен сәйкестiгi
Моос бойынша қаттылық Эталонды минерал Абсолютты қаттылық Өңделгіштігі Суреті
1 1 Тырнақпен жырылады
2 3 Тырнақпен жырылады
3 9 Жезді монетамен жырылады
4 21 Пышақпен, терезе әйнегімен жырылады
5 48 Пышақпен, терезе әйнегімен жырылады
6 72 Егеумен жырылады
7 100 Алмазмен өңделіге беріледі, әйнекті
8 200 Алмазмен өңделіге беріледі, әйнекті
9 400 Алмазмен өңделіге беріледі, әйнекті
10 1600 Әйнекті кеседі
2.4-кесте. Қаттылықты өлшейтін әр түрлі әдістердің ерекшеліктері:
Әдістер Өлшеу тәсілі Индентор формасы Жүктеме F,Н Беткейдің мүмкін
Бриннелл Белгі диаметріне байланысты Болатты шар Статикалық 24,5-29430 1,25-2,5
Роквелл Басу тереңдігіне байланысты Алмазды конусты ұштық немесе болатты
Супер-Роквелл Басу тереңдігіне байланысты Алмазды конус немесе болатты шар
Виккерс Басу тереңдігіне немесе белгінің диагоналіне байланысты Дұрыс төртқырлы
Людвик белгінің диагоналіне байланысты Конус Статикалық 20000 а
Шора (Монотрон) белгінің берілген тереңдігіне байланысты Алмазды немесе болатты
Мартенс Тырнау еніне Алмазды конус немесе пирамида динамикалық а
Қорытынды:
Материалдардың қаттылығын анықтау процессінің негізгі әдістемелерін және аспаптардың ерекшеліктерін
Заманымыздың талабы бойынша, ғылым мен техникалық даму экономикалық бәсекелестіктің
Жоғарыда қарастырылған курстық жұмысымның өзекті қорытындысы және өзімнің жасалған
Қолданылған әдебиеттер тізімі:
1. Авдеев Б.А. «Современные машины и приборы для механических
2. Авдеев Б.А. «Техника определения механических свойств материалов» 1965г.
3. Бекпаганбетов А.У. «Определение твердости при переходе от упругой
4. Булычев С.И. «Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора» -
5. Гогоберидзе Д.Б. «Твердость и методы ее измерения»
6. http://ru.wikipedia.org/
7. http://stalform.ucoz.ru /
8. http://nwpi-fsap.narod.ru/
5
9
4
1
3
5
6
2
8
7