Прилад для визначення механічних властивостей матеріалів ПИМ

Прилад для визначення механічних властивостей матеріалів призначений для вимірювання твердості металів, сплавів і деревини при виконанні лабораторних робіт з трудового навчання в 5-9 класах в загальноосвітніх закладах навчання.

Він складається з відлитого корпуса 1 (рис. 1.6), в середній частині якого знаходиться відліковий пристрій величини навантаження з шкалою 2, стрілкою 3 та рейковою передачею 4.

Регулювання стрілки здійснюється гвинтом 5. За допомогою рейкової передачі стрілка 3 з’єднується з столиком 6, який служить для установки досліджуваного зразка матеріалу. Опорою столику служить набір плоских пружин 7.

 

 

Рис. 1.6 Прилад для визначення механічних властивостей ПИМ

 

Для вивірення приладу на зусилля передбачена гайка з накаткою 8. Навантаження на досліджуваний зразок створюється за допомогою рукоятки 9, гвинтової пари 10 і наконечника 11. Рукоятка 9 з’єднується з гвинтовою парою за допомогою гвинта 12. За допомогою кронштейна 13 до наконечника кріпиться індикатор годинникового типу 14. Він служить для визначення глибини занурення кульки у досліджуваний зразок.

Для дослідження на твердість зразків з металів та сплавів служать два наконечники з кульками діаметрів 2,5 мм і 1,588 мм. Кульки виготовлені суцільно з наконечниками. Для дослідження на твердість зразків з деревини до приладу додається наконечник з півсферою діаметром 10 мм.

Перед початком вимірювань прилад затискають в лещатах за спеціальний прилив, розташований в нижній частині його корпусу. Наконечник вставляють в кронштейн і закріплюють гвинтом. В другий отвір кронштейна вставляють індикатор і теж закріплюють гвинтом. Наконечник з індикатором закріплюють у приладі.

Для зручності в користуванні зразок для вимірювання треба брати товщиною не більше 30 мм при рекомендованій довжині і ширині не більше 200х80 мм.

Для вимірювання зразок розташовують посередині столика. Потім підводять наконечник 1 до поверхні зразка, доторкуються до нього кулькою і встановлюють ніжку індикатора так, щоб можна було шкалу індикатора встановити на 0.

Вимірювання твердості металів і сплавів можна проводити за методом Бринеля і Роквела. При вимірюванні твердості за методом Бринеля використовують наконечник з кулькою з діаметр 2,5 мм. За допомогою рукоятки 9 його вдавлюють в зразок з сталі з навантаженням 1875 Н, з кольорових металів 625 Н. По індикатору визначають глибину вдавлювання кульки. За таблицею 1.4 знаходять площу відбитку в зразку F.

Значення твердості знаходять за формулою

НВ = Р/ F,

де Р – величина навантаження;

F – площа відбитку.

 

 

Таблиця 1.5

 

№	Глибина вдавлювання кульки, мм	Площа відбитка, мм^2
	0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,011 0,012 0,013 0,014 0,015 0,016 0,017 0,018 0,019 0,020	0,314 0,393 0,471 0,5509 0,628 0,706 0,785 0,8635 0,942 1,0205 1,099 1,177 1,256 1,334 1,413 1,492 1,57

 

За значенням величини твердоті можна наближено визначити межу твердості зразку. Так для не гартованих сталей σ=0,34 НВ. Способом Бринеля не можна вимірювати зразки великої твердості, поскільки кулька може деформуватись і залишити неправильний відбиток. Крім того, в такому випадку може зруйнуватись кулька. Тому методом Бринеля переважно рекомендується вимірювати твердість кольорових металів.

При вимірюванні твердості за методом Роквела використовують наконечник з кулькою діаметром 1,588 мм. Навантаження прикладають 1000 Н. Всі операції вимірювання такі як при вимірюванні за методом Бринеля.

Значення твердості встановлюють за формулою:

,

де h – глибина занурення кульки,

k – постійна величина, яка дорівнює 0,26,

c - заглиблення кульки на 0,002 мм, яке відповідає одній поділці індикатора.

Визначення твердості деревини проводиться за допомогою наконечника з кулькою, діаметр якої відповідає площі відбитку 1 см². При вдавленні до заглиблення півсфери в деревину визначають величину навантаження Р. Поскільки в цьому разі F=1 см², то значення твердості дорівнюватиме Р/ F.

Увага!

1. Корпус приладу виготовлений з чавуну, тому надмірні зусилля до рукоятки можуть привести до його руйнування.

2. Періодично треба проводити перевірки правильності показів пристрою для встановлення величини навантаження. Перевірку рекомендується проводити контрольним динамометром в такій послідовності:

1) зняти наконечник 11 з кронштейном 13 та індикатором 14;

2) встановити на столику 6 контрольний динамометр;

3) прикласти навантаження на подушку динамометра і звірити покази динамометра з показами шкали приладу.

При виявленій різниці показів більше 5% треба провести регулювання приладу. Для цього послаблюють стопорний гвинт гайки 8 і обертають її до вирівнювання показів приладу і динамометра. Потім гайку 8 застопорюють.

 

 

Таблиця 1.6 Переведення чисел твердості, визначених різними методами

 

Діаметр відбитка, мм	Твердість за Брінелем	Твердість за Роквелом	Діаметр відбитка, мм	Твердість за Брінелем	Твердість за Роквелом
Шкала	Шкала
С	А	Б	С	А	Б
2,20 2,25 2,30 2,35 2,40 2,45 2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75 3,40 3,45 3,50 3,55 3,60				- - - - - - - - - - - - - - - - -	2,80 2,85 2,90 2,95 3,00 3,05 3,10 3,15 3,20 3,25 3,30 3,35 4,75 4,80 4,85 4,90 4,95		- - - - -	- - - - -	- - - - - - - - - - - -

 

 

3,65 3,70 3,75 3,80 3,85 3,90 3,95 4,00 4,05 4,10 4,15 4,20 4,25 4,30 4,35 4,40 4,45 4,50 4,55 4,60 4,65 4,70		- - - - - - -	- - -	- - - - -	5,00 5,05 5,10 5,15 5,20 5,25 5,30 5,35 5,40 5,45 5,50 5,55 5,60 5,65 5,70 5,75 5,80 5,85 5,90 5,95 6,00 6,10		- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -