ОПРЕДЕЛЕНИЕ микротвердости на микротвердомере ПМТ-3

Цель работы: ознакомиться с устройством микротвердомера ПМТ-3М и методикой определения микротвердости.

Приборы, материалы, инструменты:

1) микротвердомер ПМТ-3М;

2) образцы из стали для измерения микротвердости.

Микротвердомер ПМТ-3 представляет собой прибор, предназначенный для измерения микротвердости металлов, сплавов, стекла, абразивов, керамики и минералов вдавливанием алмазных наконечников.

Оптическая схема. Принцип действия микротвердомера основан на вдавливании алмазного наконечника (пирамиды) в исследуемый материал под определеннойнагрузкой и измерении линейной величины диагонали полученного отпечатка. Число микротвердости определяется делением нормальной нагрузки, приложеннойк алмазному наконечнику, на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка:

.

Оптическая схема микроскопа показана на рис. 18.

Осветительное устройство позволяет рассматривать исследуемый предмет как в светлом, так и в темном поле.

При исследовании предметов в светлом поле луч от источника света через конденсор 2, светофильтр 3, коллективную линзу 4 и ирисовую диафрагму 5 падает на отражательную пластинку 6. Далее луч проходит в объектив 7, попадает на исследуемый предмет 8, отражается от него, снова попадает в объектив 7 и, пройдя отражательную пластинку 6, ахроматическую линзу 9 и призму 10, образует изображение предмета в фокальной плоскости окулярного микрометра.

Освещенность предмета при наблюдении в светлом поле регулируется изменением диаметра диафрагмы 5.

Призма 10 отклоняет луч на 45°, что создает удобство при работе на приборе.

Переход к работе в темном поле осуществляется поворотом держателя 12 отражательной пластинки и зеркала при помощи рукоятки 13. При работе в темном поле луч проходит светофильтр 3, кольцевую диафрагму 11 и попадает на отражательное зеркало 15. Далее, пройдя кольцевую диафрагму 16, луч отражается от параболического зеркала 17, попадает на исследуемый предмет 8, отражается от него и проходит тот же путь, что и при наблюдении и светлом поле.

Рис. 18. Оптическая схема микроскопа

Конструкция микротвердомера ПМТ-3М. Основными частями микротвердомера являются штатив с предметным столиком и головка с механизмом нагружения.

Штатив состоит из основания 18 (рис. 19 а) и колонки 19, имеющей снаружи ленточную резьбу для перемещения в вертикальном направлении кронштейна 20 с тубусом при помощи гайки 21. Кронштейн закрепляется на колонке при помощи разрезной втулки винтом 22, который при работе должен быть зажат.

В кронштейне размещены механизмы грубого и микрометрического движения тубуса микротвердомера. Вращая барашки 23 грубого движения и барашек 24 микрометрического движения, можно перемещать тубус вверх и вниз.

Ход механизма грубого движения можнорегулировать. Если один барашек грубого движения немного развернуть относительно другого, ход движения тубуса будет тяжелее или легче в зависимости от того, в какую сторону развернуты барашки. Кроме того, механизм грубого движения можно застопорить при помощи рукоятки 25. На барашке 24 с обратной стороны прибора имеется шкала, одно деление которой соответствует 0,002 мм подъема при опускания тубуса.

а)

б)

Рис. 19. Микротвердомер ПМТ-3:
а) общий вид, б) комплект вспомогательного оборудования.

Предметный столик 27 укреплен на основании штатива тремя винтами. Верхняя часть столика, на которую устанавливается предмет, может перемещаться в двух взаимноперпендикулярных направлениях с помощью винтов 28 и 29. Отпустив стопорный винт 30, можно за рукоятку поворачивать столик от упора до упора.

Призма 31 (см. рис.19 б) применяется при исследовании поверхностей цилиндрических предметов. На пластинку 32 с помощью пластилина 35 можно поместить предмет любой конфигурации.

Механизм нагружения состоит из штока 33, укрепленного на двух пружинах, расположенных внутри корпуса механизма. В держатель 34 (см. рис. 19 а) вставляется алмазный наконечник, а на утолщенную часть штока кладется гиря из разновеса. Для получения отпечатка шток опускают плавным вращением рукоятки 36 арретира против часовой стрелки.

Осветитель 37 укреплен па тубусе микроскопа и служит для освещения исследуемого предмета. При повороте рукоятки 13 от упора-до упора осветитель позволяет рассматривать предмет как в светлом, так и в темном поле. Равномерное освещение достигается перемещением и разворотом патрона с лампой 38.

При установке патрона с лампой необходимо соблюдать осторожность, так как сдвиг осветителя вызовет нарушение юстировки прибора.

Светофильтры 3 осветителя предназначены для повышения контрастности исследуемого предмета.

Лампа осветителя питается от сети через блок питания 39 (рис. 19 б).

Винтовой окулярный микрометр 11 закрепляется на трубке насадки винтом 40.

Работа на приборе.

1. Закрепите при помощи прессика 43 (рис. 19 б)испытуемый предмет пластилином на пластинке 32 (рис. 19 а)так, чтобы его исследуемая поверхность расположилась параллельно рабочей плоскости столика, па которой устанавливается пластинка с испытуемым предметом. Поверхность испытуемого предмета должна быть плоской, чистой, с шероховатостью не грубее 9-го класса разряда «а», т.е. среднее арифметическое отклонение профиля – (Ra) – не должно быть более 0,32 мкм.

При измерении микротвердости изделий с криволинейной поверхностью, когда размер отпечатка на одни-два порядка меньше радиуса кривизны испытуемого изделия, числа микротвердости имеют относительное значение.

При подготовке поверхности испытуемого изделия необходимо принять меры, исключающие возможность изменения твердости испытуемой поверхности вследствие нагрева или наклепа в результате механической обработки.

На рабочей поверхности алмазного наконечника и поверхности испытуемого изделия не должно быть смазки.

2. Поместите на утолщенную часть штока груз.

3. При положении столика, показанном на рис. 19 а, выберите место на предмете для нанесения отпечатка. Расстояние от центра отпечатка до края предмета или между центрами соседних отпечатков должно быть не менее трех длин диагоналей отпечатка, минимальная толщина предмета или слоя должна превышать глубину отпечатка не менее чем в 10 раз. При исследовании отдельных структурных составляющих металлических сплавов действуют те же правила. Границей предмета служит граница исследуемого зерна.

4. За рукоятку 41 плавно поверните предметный столик против часовой стрелки до упора, не допуская толчков при подведении к упору. Закрепите столик в этом положении винтом 30.

5. Медленным поворотом рукоятки 36 против часовой стрелки опустите шток так, чтобы алмаз коснулся поверхности исследуемого предмета. Рукоятку поворачивать приблизительно на 180° в течение 10-15 сек. После выдержки в течение 5 сек. под нагрузкой поверните рукоятку в исходное положение.

6. Отожмите винт 30, поверните предметный столик в прежнее положение до упора. Чтобы избежать удара об упор и смещения предмета относительно установленного положения, столик нужно поворачивать очень осторожно.

7. Измерьте диагональ отпечатка при помощи окулярного микрометра. Винтами 28 и 29 столика и вращением барабанчика окулярного микрометра 42 подведите центр перекрестия к одному краю диагонали отпечатка (рис. 20 а) и произведите отсчет по шкалам окулярного микрометра.

а) б)

Рис. 20. Схема измерения отпечатка.

Затем вращением барабанчика окулярного микрометра в ту же сторону (перемещением центра перекрестия по диагонали отпечатка) совместите центр перекрестия со вторым краем диагонали (рис. 20 б) и снова производите отсчет по шкалам окулярного микрометра.

Разность отсчетов, умноженная на действительноезначение цены деления барабанчика, даст истинную величину диагонали отпечатка.

Число микротвердости можно подсчитать по формуле

,

где – нормальная нагрузка, приложенная к алмазному наконечнику, Н (кгс); d –среднее арифметическоедлин обеих диагоналей квадратного отпечатка, мм.

ВНИМАНИЕ!

Проверку работоспособности прибора производят

по 2-3 отпечаткам на кристалле поваренной соли (NaCl)