Материалдын катуулугун аныктоо үчүн көбүнчө швед инженери Бринеллдин ойлоп табуусу колдонулат – бул ыкма беттик касиеттерин өлчөгөн жана полимердик металлдардын кошумча мүнөздөмөлөрүн берген.
Материалдык баа берүү
Ушул ачылыштын аркасында азыр пластмассаларды эң эффективдүү пайдалануу бааланып жатат. Өтө катуу эмес пластмассалар ийкемдүүлүк жана жумшактык үчүн сыналат, мөөр, пломбалоочу жана жумшак материал катары колдонулат. Бринеллдин иштеп чыгуусу - маанилүү колдонмолордо кызмат кыла турган материалдын бекемдигин жана катуулугун аныктоо ыкмасы - тиштүү дөңгөлөктөр менен алкактарда, оор жүктүн астында подшипниктерде, жиптүү арматураларда ж.б.
Бул ыкма күчкө эң так баа берет. Р1В менен белгиленген параметрдин маанисин ашыкча баалоо кыйын. Бул максатта эң көп колдонулганы Бринеллди иштеп чыгуу болуп саналат, бул ыкмада беш миллиметрдик болот шары материалга басылган. Топтун чегинүү тереңдигине жараша ГОСТ аныкталат.
Тарых
1900-жылы Швециядан келген инженер Йохан Август Бринел бул ыкманы дүйнөгө сунуш кылган.материал таануу, атагы чыккан. Ал ойлоп табуучунун атынан гана аталбастан, эң кеңири колдонулган, стандартташтырылган болуп калды.
Катуулук деген эмне? Бул материалдын өзгөчө касиети, ал жергиликтүү контакттын таасиринен пластикалык деформацияга дуушарланбайт, ал көбүнчө материалга индексерди (катуураак дене) киргизүүгө байланыштуу.
Калыбына келтирилген жана калыбына келтирилбеген катуулук
Бринелл ыкмасы калыбына келтирилген катуулукту өлчөөгө жардам берет, ал жүктүн чоңдугунун басманын, проекциялык аянттын же беттин аянтынын көлөмүнө карата катышы менен аныкталат. Ошентип, катуулугу көлөмдүү, проекциялык жана беттик болушу мүмкүн. Акыркы катышы менен аныкталат: издин аянтына жүк. Катуулугу жүктүн көлөмүнө болгон катышы менен өлчөнөт, ал эми проекциянын катуулугу из калтырган проекциялык аймакка жүк.
Бринелл ыкмасы боюнча калыбына келтирилбеген катуулук ошол эле параметрлер менен аныкталат, каршылык күчү гана негизги өлчөнгөн чоңдук болуп калат, анын бетинин аянтына, көлөмүнө же проекциясына болгон катышы материалга киргизилген индекс менен көрсөтүлөт. Көлөмдүк, проекциялык жана беттик катуулугу ушундай эле жол менен эсептелет: каршылык күчтүн же индекстин камтылган бөлүгүнүн беттик аянтына, же анын проекциялык аянтына же көлөмгө катышы менен.
Катуулукту аныктоо
Катуураак материалга дуушар болгондо пластикалык жана серпилгичтүү деформацияга туруштук берүү жөндөмүИндекс - бул катуулукту аныктоо, башкача айтканда, бул материалдын чегинүү сынагы. Бринеллдин катуулугу ыкмасы индуктор материалга канчалык терең кирип кеткендигин өлчөө. Берилген материалдын катуулугунун так маанисин билүү үчүн, кирүү тереңдигин өлчөө керек. Бул үчүн Бринелл жана Роквелл ыкмасы бар, Викерс ыкмасы азыраак колдонулат.
Эгерде Роквелл ыкмасы шариктин материалга кирүү тереңдигин түз аныктаса, анда Викерс жана Бринелл изди анын бетинин аянты менен ченешет. Көрсө, материалдагы индекс канчалык терең болсо, басма аянты ошончолук чоң болот экен. Катуулугу үчүн бардык материалдарды текшерүүгө болот: минералдар, металлдар, пластмассалар жана ушул сыяктуулар, бирок алардын ар биринин катуулугу өз ыкмасы менен аныкталат.
Жолду кантип тапса болот
Бринеллдин катуулугу ыкмасы бир тектүү эмес материалдар үчүн, өтө катуу эмес эритмелер үчүн абдан жакшы. Материалдын түрү гана өлчөө ыкмасын аныктабастан, ошондой эле аныкталышы керек болгон параметрлерди да аныктайт. Эритмелердин катуулугу орточо эсеп менен өлчөнөт, анткени аларда ар кандай мүнөздөмөлөргө ээ материалдар чогуу жашайт. Мисалы, чоюн. Ал абдан гетерогендүү түзүлүшкө ээ, цементит, графит, перлит, феррит бар, ошондуктан чоюндун өлчөнгөн катуулугу бардык компоненттердин катуулугунан турган орточо чоңдук болуп саналат.
Металлдардын катуулугун Бринел ыкмасы менен өлчөө үлгүнүн чоңураак аянтында из алуу үчүн чоң индексатордун жардамы менен жүргүзүлөт. Ошентип, бул шарттарда, ошондой эле көп жана ар кандай фазалар үчүн орточо болуп саналат, чоюн үчүн маанини алууга болот. Бул ыкма эритмелердин – чоюндун, түстүү металлдардын, жездин, алюминийдин жана ушул сыяктуулардын катуулугун өлчөгөндө абдан жакшы. Бул ыкма пластмассалардын катуулугун так көрсөтөт.
Роквеллди салыштыруу
Бул катуу жана өтө катуу металлдар үчүн жакшы, натыйжада катуулуктун мааниси да орточо болот. Ошол эле болот шар же конус көрсөткүч катары кызмат кылат, бирок аларга кошумча, алмаз пирамидасы да колдонулат. Роквелл ыкмасы менен өлчөгөндө материалдагы из да чоң болуп чыгат жана ар кандай фазалар үчүн катуулук саны орточо алынат.
Бринелл жана Роквелл методдору принципиалдуу түрдө бири-биринен айырмаланат: биринчиси чегинүү күчүн басуу аянтынын бетине бөлгөндөн кийин натыйжаны бөлүкчө катары көрсөтөт, ал эми Рокуэлл кирүү тереңдигинин масштаб бирдигине болгон катышын эсептейт. тереңдикти өлчөөчү аспап. Ошондуктан Роквеллдин катуулугу иш жүзүндө өлчөмсүз жана Бринеллдин айтымында, ал бир чарчы миллиметрге килограмм менен так өлчөнөт.
Виккерс ыкмасы
Эгер үлгү өтө кичинекей болсо же Роквелл же Бринеллдин катуулугун өлчөөчү интенттик издин өлчөмүнөн кичине объектти өлчөө зарыл болсо, микрокатуулуктун ыкмаларын колдонуу керек, алардын арасында Викерс ыкмасы эң популярдуу болуп саналат.. Индекс алмаз пирамидасы жана из микроскопко окшош оптикалык система менен каралат жана өлчөнөт. Орточо маани да белгилүү болот, бирок катуулугу эсептелетбир топ кичине аймак.
Эгер өлчөнгөн объекттин масштабы өтө кичине болсо, анда микрокатуулугун текшергич колдонулат, ал өзүнчө дан, фаза, катмарда из калтыра алат жана чегинүү жүгүн өз алдынча тандоого болот. Металл илими бул ыкмаларды колдонуу менен металлдардын катуулугун да, микрокатуулугун да аныктоого мүмкүндүк берет, ал эми материал таануу металл эмес материалдардын микрокатуулугун жана катуулугун ошол эле жол менен аныктайт.
Арача
Катуулукту өлчөө үчүн үч диапазон бар. Макро диапазондо жүк 2 Ндан 30 кНга чейин жөнгө салынат. Микро диапазон индекстеги жүктөмдү гана чектебестен, кирүү тереңдигин да чектейт. Биринчи маани 2 N ашпайт, ал эми экинчиси - 0,2 мкм ашык. Наноранжда индексти киргизүү тереңдиги гана жөнгө салынат - 0,2 мкмден аз. Натыйжа материалдын нанокатуулугун берет.
Өлчөө параметрлери биринчи кезекте индекске колдонулган жүктөн көз каранды. Бул көз карандылык атүгүл өзгөчө аталышка ээ болгон - өлчөмү эффекти, англисче - чегинүү өлчөмү эффекти. Өлчөмдүк эффекттин мүнөзүн индекстин формасы менен аныктоого болот. Сфералык - катуулугу жүктүн өсүшү менен көбөйөт, демек, бул өлчөмү таасири тескери. Vickers же Berkovich пирамида жогорулатуу жүк менен катуулугун азайтат (бул жерде, кадимки же түздөн-түз өлчөмү таасири). Роквелл ыкмасы үчүн колдонулган конус шары жүктү көбөйтүү алгач катуулуктун жогорулашына алып келерин, андан кийин сфералык бөлүк киргизилгенде,азаюуда.
Материалдар жана өлчөө ыкмалары
Учурда бар болгон эң катуу материалдар бул көмүртектин эки модификациясы: алмаздан жарым эсе катуу лонсдалейт жана алмаздан эки эсе катуу фуллерит. Бул материалдарды практикалык колдонуу жаңы эле башталып жатат, бирок азыр алмаз жалпысынан эң кыйыны болуп саналат. Анын жардамы менен бардык металлдардын катуулугу аныкталат.
Аныктоо ыкмалары (эң популярдуу) жогоруда келтирилген, бирок алардын өзгөчөлүктөрүн түшүнүү жана маңызын түшүнүү үчүн шарттуу түрдө динамикалык, башкача айтканда, урма жана статикалык деп бөлүүгө боло турган башкаларды да эске алуу керек. буга чейин каралып келген. Башкача өлчөө ыкмасы шкала деп аталат. Эскерте кетсек, эң популярдуусу дагы эле Бринел шкаласы, мында катуулук материалдын бетине басылган болот шарды калтырган издин диаметри менен ченелет.
Катуулуктун санын аныктоо
Бринелл ыкмасы (ГОСТ 9012-59) катуулуктун санын өлчөө бирдиктерисиз жазууга мүмкүндүк берет, аны HB деп белгилейт, мында H – катуулук (катуулугу), ал эми В – Бринелдин өзү. Издин аянты, мисалы, Мейер шкаласы сыяктуу, тегеректин аянты эмес, чөйрөнүн бир бөлүгү катары ченелет. Роквелл ыкмасы материалга кирген алмаз шарынын же конустун тереңдигин аныктоо менен, катуулугу өлчөмсүз экендиги менен айырмаланат. Ал HRA, HRC, HRB же HR деп аталат. Катуулуктун эсептелген формуласы төмөнкүдөй көрүнөт: HR=100 (130) - кд. Бул жерде d - чегинүү тереңдиги жана k - коэффициент.
Vickers катуулугу болушу мүмкүнпирамидага колдонулган жүккө карата материалдын бетине басылган тетраэдрдик пирамида калтырган из менен аныкталат. Издин аянты ромб эмес, пирамиданын аянтынын бир бөлүгү. Викерс бирдиктерин HV бирдиги менен белгиленген мм2 үчүн кгф катары кароо керек. Шорга ылайык өлчөө ыкмасы да бар (чыгуу), көбүнчө полимерлер үчүн колдонулат жана он эки өлчөө шкаласы бар. Shore-тиешелүү Asker таразалары (жумшак жана ийкемдүү материалдардын жапон модификациясы) мурунку ыкмага көп жагынан окшош, өлчөө приборунун параметрлери гана ар түрдүү жана ар кандай индекстер колдонулат. Шор боюнча дагы бир ыкма - кайра көтөрүлүү менен - жогорку модулдук, башкача айтканда, абдан катуу материалдар үчүн. Мындан биз материалдын катуулугун өлчөгөн бардык ыкмалар эки категорияга бөлүнөт - динамикалык жана статикалык.
Инструменттер жана приборлор
Катуулукту аныктоочу приборлор катуулукту текшергичтер деп аталат, булар аспаптык өлчөөлөр. Сыноо объектке ар кандай жолдор менен таасир этет, андыктан методдор кыйратуучу же кыйратпаган болушу мүмкүн. Бардык бул шкалалардын ортосунда түз байланыш жок, анткени методдордун бири да бүтүндөй материалдын негизги касиеттерин чагылдырбайт.
Ошентсе да, материалдардын категориялары жана алардын айрым топтору үчүн масштабдар жана ар кандай ыкмалар туташтырылган жетиштүү болжолдуу таблицалар түзүлдү. Бул таблицаларды түзүү бир катар эксперименттерден жана сыноолордон кийин мүмкүн болду. Бирок, бул теорияларбир методдон экинчи методго өтүү үчүн эсептөө ыкмаларынын бири али жок. Катуулукту аныктоонун спецификалык ыкмасы, адатта, колдо болгон жабдуулардын, өлчөө тапшырмаларынын, өлчөө шарттарынын жана, албетте, материалдын өзүнүн касиеттеринин негизинде тандалат.
