Твердомір для випробувань за методикою Віккерса

Це друга за розповсюдженістю методика вимірювання твердості матеріалів після Роквелла. Запропонована у 1925 р. британськими інженерами Смітом та Сандлендом. Віккерс – від назви інженерно-промислового концерну (Vickers Limited), який виготовив перший прилад.

За методикою Віккерса твердість визначається за величиною відбитка, залишеного алмазним наконечником, який втискується у поверхню під дією навантаження, прикладеного протягом певного часу. Твердість обчислюється як відношення зусилля, прикладеного до наконечника, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини поверхні піраміди, а не як площа квадрата).

Індентор – чотиригранна алмазна піраміда з квадратовою основою та кутом при вершині 136⁰±30’ (див. рис. 4.6).

Навантаження здійснюють протягом 10-15 с для чорних металів та 30 с для кольорових металів. Для вибору оптимального значення навантаження будують криву в координатах «навантаження-твердість» й використовують навантаження початку горизонтальної частини кривої.

Рисунок 4.6 – Індентор Віккерса

Методики визначення твердості за Брінелем та Віккерсом за фізичним змістом однакові, тому числа твердості в інтервалі до 3500 МПа майже співпадають. При більшій твердості внаслідок пружної деформації з’являється відмінність, причому твердість за Віккерсом зростає швидше, ніж за Брінелем.

Будова і принцип дії твердоміра ТП.

Для визначення твердості за Віккерсом використовують прилади типу ТП (див. рис. 4.7).

Прилад ТП представляє собою сукупність навантажуючого приладу та мікроскопу. В поворотній головці 7 змонтована оправа з індентором 6 та об’єктив мікроскопу 8. Столик 5 при повороті за годинниковою стрілкою маховика 3 за допомогою гвинта 4 піднімається до контакту з індентором.

Навантаження на індентор 6 створюється за допомогою тягарів 15, підвішених на підвісці 14 та приєднаних до системи важелів. Весь процес випробування здійснюється приводом, що працює від електродвигуна 20, що знаходиться в нижній частині станіни 1.

При повороті головки в крайнє ліве положення прилад переводять в робочий стан. Ось робочого шпинделю 9 приводить у рух важіль 12, з’єднаний з підвіскою для тягарів 14.

Ззаду станіни знаходиться вантажний привід з масляним амортизатором 18, за допомогою якого прикладання навантаження, витримка під навантаженням та розвантаження виконується автоматично за рахунок енергії вантажу 19, що опускається.

Перед початком піднімання столика зі зразком, потрібно взвести вантажний привід ручкою 17. При цьому підйомний шток 16 утримується в піднятому стані. Для навантаження натискають клавішу 2.

Час витримки зразка під навантаженням реєструється сигнальною лампою, що вмикається при навантаження та гасне після зняття навантаження.

а б

Рисунок 4.7 – Зовнішній вигляд твердоміру HV-10 (а) та твердоміру ТП (б) та принципова схема твердоміру Віккерса типу ТП (в): 1 – станіна; 2 – стартова клавіша; 3 – гайка-маховик; 4 – гвинт; 5 – предметний столик; 6 – індентор; 7 – поворотна головка; 8 – об’єктив; 9 – робочий шпиндель; 10 – мікроскоп (гвинтовий окуляр-мікрометр); 11, 13 – опори важіля; 12 – важіль; 14 – підвіска для тягарів; 15 – тягарі; 16 – підйомний шток; 17 – ручка взводу вантажного приводу; 18 – вантажний привід з масляним амортизатором; 19 – вантаж для противаги; 20 – електродвигун.

При повороті головки 7 в крайнє праве положення оптична вісь мікроскопу 10 суміщається з центром відбитка індентора. В фокальній площині окуляру 10 знаходяться три шкали: одна – з поділками, друга – з безперервною вертикальною лінією, третя – з пунктирною вертикальною лінією.