Лабораторная работа 1

Правила использования измерительного инструмента

при механических испытаниях

1.1. Цель работы: научиться пользоваться инструментами при работе в лаборатории механических испытаний; научиться определять сорт стали по искре

1.2. Указания по подготовке к лабораторной работе

Для выполнения лабораторной работы необходимо иметь измерительные инструменты: штангенциркуль и микрометр, набор образцов для мехиспытаний круглого и плоского сечения с надрезами и без них, заточный станок, образцы различных сталей: малоуглеродистой и высокоуглеродистой в отож­женном и закаленном состояниях, высокохромистой и быстрорежущей сталей.

1.3. Описание лабораторной работы

1.3.1. Устройство и правила пользования измерительными инструментами

Измерительные инструменты, которыми постоянно приходится пользо­ваться при работе в, лаборатории механических испытаний, это - штанген­циркуль и микрометр.

От содержания в порядке этих инструментов и умения быстро и уве­ренно пользоваться ими зависит точность результатов почти всех механи­ческих испытаний.

Штангенциркуль (или, как его часто неправильно называют штангель) изображен на рис. 1.1. Он состоит из линейки (штанги) о намеченными на ней через каждые полмиллиметра делениями. На одном конце эта линейка имеет жестко скрепленную на ней губку 2 с измерительными плоскостями, строго перпендикулярные к оси линейки. По линейке движется рамка 3, снабженная такими же губками, как и сама линейка.

С одной стороны рамки сделан вырез, на краю которого нанесены де­ления (нониус), посредством которых можно производить отсчеты с точно­стью до 0,1мм.

Специальные прецизионные штангенциркули дают отсчеты о точностью до 0,02мм.

Рисунок 1.1. Штангенциркуль

Рисунок 1.2. Отсчеты по нониусу

Измеряемый предмет помещают между губками штангенциркуля так, чтобы губки плотно соприкасалась с предметом, и делают отсчет по линейке и нониусу. Хомутик 4 с винтом 6 служит для малых перемещений рамки. Для того закрепляют нижний винт 5 и вращением верхнего винта 6 передвигают рамку 3.

Нониус может быть устранен различным образом, т.е. иметь различную длину и допускать различную точность отсчетов, но принцип устройства нониуса остается неизменным.

Нониусом пользуются не только в штангенциркулях, но и в других ин­струментах.

Для пояснения принципа устройства нониуса и производства отсчетов по нему приведен рис. 1.2.

Здесь линейка, с которой соприкасается нониус, миллиметровые деле­ния: длина нониуса равна 19мм, причем нониус разделен на 20 равных частей, но не на. 19.Таким образом, одно деление нониуса, равно 19/20 мм, т.е. меньше одного деления линейки на 1/20 мм (0,05мм).

На рис. 1.2. приведен нониус в различных положениях.

Положение I соответствует случаю, когда губки, штангенциркуля плот­но сдвинуты одна с другой. В этом случае нулевое деление нониуса точно совпадает с нулевой риской на линейке штангенциркуля, деление 20 нони­уса точно совпадает с делением 19 линейки.

В положении П нулевая риска нониуса находится между вторым и треть­им делениями линейки .Если бы не было нониуса, то мы могли бы только сказать, что измеряемое расстояние составляет величину между 2 и 3 мм. При наличии нониуса отсчет может быть уточнен следующим образом: опре­деляют то деление нониуса, которое совпадает с одним из делений линейки, а данном случае это десятое деление: так как каждое деление нониуса меньше деления линейки на 1/20 мм, то это показывает, что нулевая чер­точка нониуса перешла второе деление линейки на 10∙1/20 =0,5 мм, то следует прибавить к отсчету по линейке. Таким образом получим результат: 2+0,5= 2,5мм.

В положении Ш нулевое деление нониуса находится между четвертым и пятым делениями линейки. С одним из делений линейки совпадает 16-е деление нониуса. Следовательно, отсчет по нониусу будет 4+16∙1/20=4,8 мм

Положение IУ предлагается студенту прочесть самому для самопро­верки.

В штангенциркулях, имеющих погрешности измерения 0,1мм, нониус име­ет 10 делений. Совпадение какого-либо из них с делением основной линей­ки соответствует десятым долям миллиметра.

Для получения точных результатов измерения необходимо, чтобы рамка передвигалась по линейке без заедания, чтобы направляющие не имели за­зоров, а также чтобы измерительные поверхности губок при установке но­ниуса на нуль полностью соприкасались.

Важно, чтобы измерительные поверхности губок были строго перпенди­кулярны к оси линейки; в таком случав измерительные плоскости верхних и нижних губок соприкасаются одновременно. Если концы штангенциркуля острые, то при установке на нуль оба острия должны настолько точно сов­падать одно с другим, что при. накалывании ими должна получаться одна точка.

Ни в коем случае не следует самому производить притирку плоскостей или заточку остриев. В случае обнаружения дефектов в штангенциркуле его следует отдать для ремонта специалисту.

Для измерения внутреннего размера отверстий, пользуются верхними (острыми) губками, обеспечивая плотное их соприкосновение с противопо­ложными поверхностями отверстия.

Микрометр - более точный инструмент, чем штангенциркуль. Точность замеров составляет 0,01мм. Общий вид микрометра показан на рис. 1.3. Он состоит из скобы I, в которой с одной стороны имеется неподвижный упор 2, служащий одной из измерительных плоскостей.

Подвижный шпиндель Э может передвигаться вдоль своей оси путем вращения барабана 4. Барабан связан винтом, вращающимся в неподвижной гайке. Винт имеет точно нарезанную резьбу с шагом обычно в 0,5мм, т.е. при полном обороте барабана он передвигается на 0,5мм и одновременно, перемещает связанный с ним шпиндель также на 0,5мм.

На гильзе по ее длине вынесены деления через каждые 0,5мм, а ок­ружность барабана разделена на 50 частей. Таким образом поворот бараба­на на одно деление передвигает шпиндель на 0,01мм.

Если микрометр привести в положение, когда измерительные плоскости неподвижного упора и подвижного шпинделя соприкасаются между собой, то скошенный кран должен совпадать с нулевым делением гильзы, и в то же время с нулем на гильзе должен совпадать нуль на окружности барабана.

Для измерения какого-либо предмета его помещают между измеритель­ными плоскостями микрометра и вращением барабана 4 обеспечивают легкое надавливание их на предмет.

Для устранения ошибки, зависящей от различной силы надавливания на шпиндель на конце барабана предусмотрена трещотка 6. Если давление шпинделя на измеряемый предмет превзойдет определенную величину, то трещотка будет проворачиваться вхолостую, не поворачивая барабана. Кольцо 7 служит для закрепления шпинделя в определенном положении.

Рисунок 1.3. Микрометр

Рисунок 1.4. Рабочее положение барабана микрометра

Для отсчетов по микрометру смотрят, на сколько целых делений бара­бан сдвинут по гильзе. Затем к атому числу делений прибавляют число делений на окружности барабана. Например, пусть барабан сдвинут по гильзе более чем на 8,5мм и на барабане деление 45 совпадает с горизонтально! линией гильзы. Общий результат измерения вычисляется как 8,5 + 0,45 = 8,95мм..

На рис. 1.4 представлено несколько рабочих положений барабана. В положении I гильза 3мм, а окружность барабана стоит на нулевой линии. Отсчет при этом составляет ровно 3мм.

Положение, П надо прочитать так: на гильзе 6мм, на барабане 30. Весь, отсчет составляет 6,30мм.

В положении Ш на гильзе 7мм на барабане 25, результат 7 t- 0,25 » 7,25мм. В положении 1У на гильзе 10,5мм, а на барабане 12, результат: 10,5 + 0,12 = 10,62мм.

1.3.2. Определение сорта стали по искре

При соприкосновении образца стали с вращающимся наждачным кругом образуется пучок искр, по характеру которых можно определить ориентиро­вочное содержание углерода, степень легированности и наличие легирующих элементов в стали. Этот способ груб и неточен, требует определенного опыта, но, все же может помочь установить сорт стали.

На рис. 1.5 представлены формы искр для различных сталей.

Виды искр в зависимости от состояния стали:

а) мягкое железо или малоуглеродистая сталь дает искру в виде пря­мой линии, на концах которой имеются две капли, а пучок искр име­ет форму продолговатого отлогого конуса.

б) с увеличением содержания углерода в стали пучок становится ко­роче и шире, а углеродистая сталь с О,9 %С дает большое количест­во светло-жёлтых звездочек.

в) закаленная высокоуглеродистая сталь дает значительное количест­во маленьких искр, причём от первой капли отделяются новый пучок искр светло-желтого цвёта. Весь пучок очень подвижен, искры все время распадаются на части.

г) быстрорежущая вольфрамовая сталь дает прерывистую искру в виде отдельных черточек, а конце искры темно-красная капля. Весь пу­чок искр тонкий и длинный.

После каждого испытания определенной стали нужно очистить наждачный круг от пыли, чтобы предотвратить от искажения вида искры при последующем испытании другой стали.

1 — мягкая углеродистая сталь с 0,12% С, соломенно - желтые, 2 -углеродистая сталь средней мягкости с 0,5% С, светло-желтые, 3-углеродистая сталь средней твердостис 0,9% С, светло-желтые, 4 -очень твердая углеродистая сталь с 1,2% С, белые, 5 - твердая мар­ганцовистая сталь с 10-14% Мп, блестящиевинно-желтые, б - быст­рорежущая сталь (10% W, 4% Сг, 0,7% С), темно-красные, 7 - вольф­рамовая сталь с 1,3% W, темно-красные, 8 - кремниевая сталь, свет­ло-желтые, 9 - хромистая сталь, цвет зависит от содержания углерода, 10 — хромоникелевая сталь с 3 - 4% Ni и 1% Сг, желтые

Рисунок 1.5. Вид искр при шлифовании различных сталей шлифовальным кругом:

I.4. Порядок выполнения работы

1.4.1. Ознакомиться о устройством и принципом действия штангенциркуля и микрометра.

1.4.2. Замерить с помощью штангенциркуля и микрометра размеры для мехиспытаний предложенных преподавателем и результаты занести в таблицу 1.1.

1.4.3. Определить сорт стали по искре. Заполнить таблицу. 1.2.

1.5. Содержание отчёта

1.5.1. Рисунки штангенциркуля и микрометра с указанием названий их сос­тавных частей.

1.5.2. Эскизы образцов для мехиспытаний и табличные данные их размеров.

1.5.3. Рисунки искр от 4-5 марок стали о указанием особенностей искр и химсостава сталей.

Таблица 1.1. Результаты измерений размеров образцов для мехиспытаний

Таблица 1.2. Вид искры, марка и химический состав стали