Способ измерения твердости

С 01 И 3/44 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРНЕНИЙ И 01 НРЦТИЙ(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИметаллических образцов, заключающийся в том, что внедряют в образец индентор под измерительной нагрузкой,фиксируют начало отсчета, увеличивают нагрузку до испытательной величины, осуществляют выдержку при этойнагрузке с последующим ее уменьшением, измеряют глубину отпечатка индентора, по которой определяют твердость металлов, о т л и ч а ю щ и йс я .тем, что, с целью повышениястабильности показания при большихнагрузках, после выдержки уменьшение нагрузки осуществляют др величины, меньшей, чем измерительная нагрузка, и дополнительно увеличиваютнагрузку до измерительной.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при измерении твердости металлических образцов, заготовок и деталей машин, 5Известен способ измерения твердости металлических образцов, заключающийся в том, что внедряют в образец индентор под измерительной нагрузкой, фиксируют начало отсчета, уве О личивают нагрузку до испытательной величины, осуществляют выдержку при этой нагрузке с последующим ее уменьшением до величины измерительной нагрузки, измеряют глубину отпе чатка индентора, по которой определяют твердость металлов 1Недостатком данного способа является нестабильность показаний при измерениях, связанная с тем, что 2 О поскольку применяемые твердомеры одновременно выполняют две функции - машины для механических испытаний металлических образцов и линейно-измерительного прибора - измерительная 25 нагрузка неодинакова при фиксировании начала отсчета глубины вдавливания индентора и при отсчете величины глубины отпечатка, хотя и создается каждый раэ одним и тем же механизмом. Это происходит иэ-за того, что фиксирование начала и конца отсчета происходит в положениях индентора, которым предшествует его движение в разных направлениях, вследствие чего на результат измерения влияет погрешность обратного хода. Поскольку погрешность обратного хода зависит от таких Факторов, как люФты в звеньях механизма прибора и 4 О силы трения, значения .которых нео" пределенным образом изменяются с течением времени, показания твердо- мера-глубиномера нестабильны, т.е. меняются с течением времени. 45Низкая стабильность показаний твердомера по известному способу особенно заметна при использовании больших исцытательных нагрузок(до 3000 кгс) в производственных 5 О условиях,Целью изобретения является повышение стабильности показаний при больших нагрузках.Укаэанная цель достигается тем, 55 . что согласно способу измерения твердости металлических образцов, заключающемуся в том, что внедряют в обраэец индентор под измерительной нагрузкой, фиксируют начало отсчета,увеличивают нагрузку до испытательной величины, осуществляют выдержкупри этой нагрузке с последующим ееуменьшением, измеряют глубину отпечатка индентора, по которой определяют твердость металлов, после выдержки уменьшение нагрузки осуществляют до величины, меньшей, чем измерительная нагрузка, и дополнительно увеличивают нагрузку до измерительной.Благодаря тому, что фиксированиеначала и конца отсчета производят вположениях иидентора, которым предшествует его движение в одном и томже направлении, влияние погрешностиобратного хода на стабильность измерения глубины вдавливания индентораисключается,Предлагаемый способ измерениятвердости основывается на том, чтов качестве меры сопротивления металла выдавливанию может приниматься неполная глубина, а лишь часть ее иглавное внимание уделяется надежности измерения этой величины в производственных условиях.На фиг.1 схематически изображенпроцесс вдавливания в соответствиис предлагаемым способом измерениятвердости металлических образцов;на Фиг.2 и фиг.3 - графики зависимости глубины от диаметра отпечатка,полученные на двух твердомерах сразной разницей усилия прямого и обратного хода.Способ измерения твердости осуществляется следующим образом,В металлический образец 1 внедряют индентор 2 под измерительнойфнагрузкой, После нагружения индентора измерительной нагрузкой онвдавливается в испытуемый материали в этом положении, обозначенномточкой 1, шкалу индентора твердомера-глубиномера устанавливают на нуль,т.е. фиксируют начало отсчета. Затем увеличивают нагрузку до испытательной, под действием которой втечение времени выдержки под нагрузкой нндентор достигает точки В . Затем нагрузку уменьшают до значенияпереходной нагрузки, меньшей, чемизмерительная нагрузка (величинаэтой нагрузки некритична и можетбыть равной нулю). В результате дей,105 107 0,100 0,143 087 0,077 0,127 3 3,0 073 3ствия сил упругости материала образца отпечаток в какой-то мере восстанавливается и индентор достигает точки С . После этого нагрузку увеличивают до значения измерительной нагрузки, индентор опять углубляет" ся и достигает точки 1). В этом положении производят отсчет глубины вдавливания индентора, которая и характеризует твердость испытуемого 10 материала. Графически эта глубина . соответствует отрезку 12 .Измерительную. нагрузку выбирают такой величины, чтобы ослабить влияние шероховатости поверхности образца, а также влияние способа установки и закрепления заготовки на точность получаемых результатов. Соотношение между измерительной и испытательной нагрузками должно быть таким, чтобы 20 величина деформации, обусловленная действием разности этих нагрузок, была достаточнойдля измерения используемым линейно-измерительным прибором с требуемой точностью. Соотноше ние между измерительной и переходной нагрузками должно быть таким, чтобы величина упругости деформации материала образца при увеличении нагрузки от значения переходной до измеритель. З 0 ной превышала порог чувствительности твердомера как линейно-измерительногоприбора. 4. Глубину вдавливания измеряют индикатором с ценой деления 0,01 мм,связанным с держателем шарика рычажной передачей с соотношением плеч3:1. Диаметр полученного отпечаткаизмеряют с помощью отсчетного микроскопа с ценой деления 0,01 мм.Испытания проводят по известномуглубинометрическому способу (11) ипо предлагаемому ( 1 2). 0 стабильности каждого способа судят по точности связи между диаметром отпечатка д и глубиной Ь 1 и Ь 2 соответственно для каждого способа,Зэ 63 Оь 137 Оэ 13 Оэ 167 3,43 О, 11 О, 107 О, 143лубин троены по твердомемого и об Р 45 кг ковом масрезурах 50 висимости Изм с е спытателеходная ве инден шарик ди Особенностью способа является егоприменимость для материалов, обладающих упругостью и пластичностью.Оптимальное соотношение между величинами используемых нагрузок зависитот соотношения указанных свойствиспытуемого материала. Кроме того,величина измерительной нагрузки должна обеспечивать достаточное перемещение индентора, которое можетбыть уловлено твердомером как линейно-измерительным прибором,Экспериментальная проверка эффективности предлагаемого способаизмерения твердости произведена надвух производственных твердомерах.Использованы образцы, изготовленныеиз стали 40 ХНМА, термически обработанные до разной твердости,тельная нагрузка 1500 к ьная нагрузка 3000 кгс, нагрузка 500 кгс. В кач ора использован стально метром 10 мм. Результаты экспериментов сведентаблицу. Фики зависимости ра отпечатка в од штабе (фиг.2 и 3) по льтатам испытаний на с разницей усилий пр ного хода дР=20 кгс тветственно.Кривые 5 и Е отражаю присущие известному способу, а кривые Н и Р - предлагаемому способу.. При совмещении графиков видно, что кривые С и Е лежат на значительном расстоянии друг от друга, что свидетельствует о нестабильности известного способа. Кривыс Н и Р приналоаении графиков сливщотся, что свидетельствует о высокой стабильности предлагаемого способа..Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение стабиль ности показаний, воэмоаность механизации и автоматизации контрольного процесса, повышение надежностииэделий за счет повипения информативности получаемых чисел твердости..9442/34 . Жирва 8 ВНИИПИ.Государстве по делам ивобре 113035, Москва, Ж, 2 П ного комитета СССР ений и открытий Раушская наб , д,Корректор М. Максимишинец