Твердомір для випробувань за методикою Роквелла

Вимірювання твердості по відносній глибині проникнення індентора було запропоноване в 1908 р. віденським професором П. Людвігом (Paul Ludwik) в книзі «Die Kegelprobe» (дослівно «випробування конусом»). Машина для визначення відносної глибини проникнення (твердомір) була винайдена у 1922 р. уродженцями штату Коннектикут Х'ю М. Роквеллом (Нugh М. Rockwell) і Стенлі П. Роквеллом (Stanley P. Rockwell).

Твердість за Роквелломвимірюють в умовних одиницях, які характеризують зміну заглиблення індентора в умовах збільшення навантаження від Р₀ до Р (див. рис. 4.4). Твердість визначають за осьовим переміщенням індентора, яке реєструють за шкалою індикатора.

а б

Рисунок 4.4 – Вимірювання твердості матеріалів за методикою Роквелла: а - схема навантаження зразка; б - індикаторний пристрій твердоміру Роквелла.

Існує декілька альтернативних шкал, з яких найчастіше використовуються шкали B і C. Для позначення твердості, визначеної за методом Роквелла, використовується символ HR, до якого додається буква, що вказує на шкалу за якою проводилися випробування (HRA, HRB і т.д.). Назви шкал, типи інденторів та приклади застосування наведено в табл.4.3.

Таблиця 4.3 - Шкали за методом Роквелла

Попереднє вдавлювання індентора забезпечує більш високу точність випробувань тому, що це виключає вплив тонкого поверхневого шару та вібрацій.

У вітчизняній лабораторній практиці широко застосовується прилади для вимірювання твердості за Роквеллом типу:

- ТК- з попереднім навантаженням 100 Н та загальним навантаженням 320 Н (А), 420 Н (С), 900 Н (В);

- Супер-Роквелл з попереднім навантаженням 30 Н та загальним навантаженням 150 Н (А), 350 Н (С), 450 Н (В).

Будова і принцип дії твердоміра ТК-2.

Твердомір та принципова схема його конструкції зображені на рис. 4.5. Навантаження на індентор 8 створюється за допомогою тягарів 1, підвішених на підвісці 2 до важеля 3. Механізм приводу складається з електродвигуна 16, редуктора 17, кулачків 19 та 20 і штока 21. Механізм приводу розміщений усередині станини 14.

а

б в

Рисунок 4.5 – Зовнішній вигляд (а) та принципова схема твердоміра ТК-2 (б – вид збоку, в – фронтальний вид): 1 – тягарі; 2 – підвіска; 3 – важіль; 4 – індикаторний пристрій; 5 – шпіндель; 6 – пружина; 7 – тримач індентора; 8 – індентор; 9 – зразок; 10 – предметний столик; 11 – гайка-маховик для піднімання столика; 12 – барабан для повороту шкали; 13 – стартова клавіша; 14 – станіна; 15 – гвинт столика; 16 – електродвигун; 17 – редуктор; 18 – регулятор швидкості вдавлювання; 19 та 20 – кулачки; 21 – шток; 22 – ролик натягування шнура; 23 – шнур для повороту шкали, 24 – сигнальна лампа; 25 – тумблер вмикання живлення.

Поворотом рукоятки 18 можна встановити ролик штока проти кулачка 19 або 20. Якщо рукоятку 18 встановити проти позначки «Н», швидкість вдавлювання буде нормальною — протягом 4 с, а якщо проти позначки «У», то вдавлювання здійснюватиметься прискорено — протягом 2 с. Кулачки 19 та 20 включаються в дію натисненням на клавішу 13 перед кожним вдавлюванням. Електродвигун 16 працює безперервно, а кулачки — періодично. Під час обертання кулачка 20 він через ролик піднімає вгору шток 21 і важіль 3, який з іншого боку з’єднаний з тягарями 1 підвіскою 2. Далі під час обертання кулачка шток разом із важелем 3 опускається, а індентор 8 вдавлюється в зразок.

Механізм піднімання предметного столика 10 складається з гвинта 15і гайки-маховика 11, поворотом якої можна піднімати зразок 9 до контакту з індентором 8.

Значення твердості матеріалу можна побачити на індикаторному пристрої 4. На його циферблаті нанесено дві шкали: червона В і чорна С, що мають по 100 поділок кожна. Шкала В зміщена щодо шкали С на 30 поділок в напрямі, протилежному руху стрілки індикатора при занурюванні індентора. При обертанні барабана 12 за рахунок шнура 23 можна виставити на «0» шкалу приладу (навпроти великої стрілки). Шнур натягують за допомогою ролика 22.

Оправа з індикатором 8 кріпиться гвинтом 7. Зусилля на індентор передається шпинделем 5, на якому є пружина 6.

Вмикається в мережу живлення твердомір тумблером 25, при цьому загорається сигнальна лампочка 24.