DETERMINAREA DURIT II PRIN METODA gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... ncerc rile

Download DETERMINAREA DURIT  II PRIN METODA gabriela.strnad/Tehnologia materialelor... ncerc rile

Post on 28-Jul-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

TRANSCRIPT

  • Tehnologia materialelor 13

    LUCRAREA NR. 3.

    DETERMINAREA DURITII PRIN METODA ROCKWELL

    1. Scopul lucrrii.

    nsuirea unei metode pentru determinarea duritii unor materiale ca: metale dure, oeluri clite, oeluri mbuntite, oeluri netratate, metale i aliaje neferoase, fonte, etc., att n fluxul tehnologic de producie, ct i n laboratoare de ncercri ale materialelor. 2. Consideraii generale.

    Condiiile de ncercare a duritii dup aceast metod sunt stabilite n standardele STAS 493-91 i STAS 8251-82.

    ncercarea const n apsarea unui penetrator (con de diamant sau bil de oel) cu o sarcin iniial F0 i apoi cu o sarcin F1 i msurarea adncimii remanente de ptrundere (e) dup ndeprtarea suprasarcinii, meninndu-se aplicat sarcina iniial. Unitatea de msur pentru (e) este de 0,002 mm (fig. 3.1)

    Prin apsarea unui penetrator pe suprafaa unui metal se produce o deformaie elastico-plastic msurabil, de exemplu, prin adncimea de ptrundere. Prin ndeprtarea sarcinii care apas penetratorul, deformaia elastic dispare, rmnnd numai cea plastic (remanent), adic adncimea de ptrundere a penetratorului se reduce. Cu ct un corp este mai dur, cu att deformaiile plastice sunt mai mici n comparaie cu cele elastice. n felul acesta adncimea remanent de ptrundere (e) a penetratorului este o mrime care se afl ntr-un raport invers proporional cu duritatea materialului de ncercat. Pentru a exprima cifrele de duritate ntr-o scar direct cresctoare, se ia ca valoare a duritii diferena dintre o constant E i valoarea adncimii remanente de ptrundere a penetratorului (e) care a fost apsat cu o for determinat.

    Deci, duritatea Rockwell reprezint diferena dintre o adncime convenional dat (E) i adncimea ptrunderii remanente (e) a penetratorului sub o sarcin F1, adncime msurat fa de poziia penetratorului sub sarcina iniial F0.

    Fig. 3.1. Schema de principiu a msurrii duritii prin metoda Rockwell a cu penetrator con de diamant b cu penetrator bil de oel

  • 14 ndrumar de laborator Scrile i domeniile de aplicare sunt cele prezentate n tabelul 3.1.

    Tabelul 3.1. Scara

    duritii Rockwell

    Simbolul duritii

    Tipul penetratorului Sarcina iniial

    F0

    Supra sarcina

    F1

    Sarcina total

    F

    Domeniul de aplicare (intervalul

    de duriti)

    A HRA con de diamant *) 98,07 N 490,3 N 588,4 N 20 88 HRA

    B HRB bil de oel 1,5875 mm 98,07 N 882,6 N 980,7 N 20100 HRB

    C HRC con de diamant *) 98,07 N 1,373 kN 1,471 kN 20 70 HRC

    D HRD con de diamant *) 98,07 N 882,6 N 980,7 N 40 77 HRD

    E HRE bil de oel 3,175 mm 98,07 N 882,6 N 980,7 N 70100 HRE

    F HRF bil de oel 1,5875 mm 98,07 N 490,3 N 588,4 N 60100 HRF

    G HRG bil de oel 1,5875 mm 98,07 N 1,373 kN 1,471 kN 30 94 HRG

    H HRH bil de oel 3,175 mm 98,07 N 490,3 N 588,4 N 80100 HRH

    K HRK bil de oel 3,175 mm 98,07 N 1,373 kN 1,471 kN 40100 HRK

    *)cu unghiul la vrf de 1200 i raza de la vrf de 0,200 mm.

    Pentru indicarea duritii Rockwell se folosete simbolul HR precedat de valoarea duritii i urmat de o liter corespunztoare scrii. De exemplu: 59 HRC - duritate Rockwell de 59, msurat pe scara C. Duritatea se exprim prin numere ntregi, fcndu-se rotunjirea cu o precizie de 0,5 HR.

    Metoda Rockwell de determinare a duritii folosete ca penetrator: con de diamant cu unghiul ntre generatoare de 1200 0,50, terminat

    cu o calot sferic cu raza de 0,2 mm (ncercrile A i C) bil din oel clit fie cu diametrul de 1,5875 (1/16") 0,035 mm, fie de

    3,175 (1/8") 0,035 mm, duritatea minim a bilei fiind de 850 HV i la a crei determinare s-a inut cont de curbura ei.

    Succesiunea operaiilor pe fazele ncercrii este urmtoarea:

    Faza I: Penetratorul ncrcat cu sarcina F0 se aplic lent i fr ocuri, perpendicular pe suprafaa piesei de ncercat.

    Faza II: Se aduce reperul zero al cadranului n dreptul acului indicator i apoi se aplic suprasarcina F1. Viteza de aplicare a suprasarcinii sau viteza de deplasare a suprasarcinii nainte de a se aeza pe penetrator trebuie s fie cuprins ntre 0,8 1 mm/s.

    Faza III: Se ndeprteaz suprasarcina F1 (pstrnd sarcina iniial F0). Se citete pe cadranul aparatului duritatea piesei n uniti HR (corespunztoare HRA, HRB, HRC, HRF sau HRG) dat de relaia:

    HR = E - e

    3. Utilaj, aparatur i materiale folosite. Epruveta sau piesa a crei duritate se dorete s se msoare, trebuie s ndeplineasc cerinele prevzute de STAS 493 -91. Astfel, suprafaa probei trebuie s fie neted, cu o rugozitate Ra de maximum 1,6, lipsit de oxizi, impuriti, lubrifiani sau defecte de suprafa. La prelucrarea suprafeei probei trebuie s se evite ecruisarea i nclzirea la temperaturi ce ar putea provoca modificri de structur ale materialului.

  • Tehnologia materialelor 15 ncercarea se va efectua pe suprafee plane sau curbe cu diametrul mai mare de 25 mm. Grosimea piesei - b - sau a stratului superficial de ncercat trebuie s fie de cel puin de zece ori mai mare dect adncimea remanent de ptrundere - e. Dup ncercare, suprafaa piesei opus celei creia asupra creia se aplic forele nu trebuie s prezinte nici un fel de deformaii datorate ncercrii. ncercarea se execut la temperatura ambiant n limitele 10...35C. n cazuri deosebite sau de litigiu, ncercarea se efectueaz la temperatura de 23 5C.

    Aparatele de ncercare a duritii Rockwell se deosebesc de aparatele Brinell i Vickers, att prin faptul c ncrcarea se desfoar n dou trepte (mai nti sarcina iniial F0 i apoi sarcina total F), ct i prin faptul c dispozitivul de msurare face parte integrant din aparat. Aparatele de ncercare a duritii, penetratorul (con de diamant sau bil de oel) i dispozitivul de msurare a adncimii de penetrare trebuie s ndeplineasc condiiile din STAS 7169/3-88.

    n fig.3.2. este prezentat schema simplificat a unui aparat Rockwell. n interiorul carcasei metalice 1 a aparatului, se gsete mecanismul de ncrcare, compus din prghia de ncrcare 4, greutile 3, amortizorul 2 i arcul 5 pentru realizarea sarcinii iniiale. Prghia de ncrcare acioneaz asupra penetratorului 8 ghidat n carcasa 7.

    Adncimea de penetrare este msurat cu ajutorul ceasului comparator 6. Epruveta sau piesa de ncercat se aeaz pe platoul de reazem 10, care se poate

    regla n nlime cu ajutorul roii de manevrare 11, care acioneaz asupra urubului de ridicare 12.

    4. Modul de lucru.

    ncercrile de duritate Rockwell cuprind urmtoarele operaii: 1. Pregtirea piesei de ncercat; se face conform celor artate la punctul precedent. 2. Aezarea piesei de ncercat pe platoul de reazem 10, cu ndeplinirea urmtoarelor

    cerine: - s se asigure un contact bun ntre suprafaa de aezare a piesei i

    platoul de reazem; - s se evite deformarea piesei sub sarcin;

    Fig. 1.4. Schema cinematic a aparatului pentru msurarea

    duritii prin metoda Rockwell, de tip "Balana" Sibiu.

    1 - carcasa aparatului; 2 amortizor; 3 - greuti; 4 - prghia de ncrcare; 5 - arc; 6 - ceas comparator; 7 - carcas; 8 - penetrator; 9 - bec de semnalizare; 10 - platou de reazem; 11 - roat de manevrare; 12 - urub de ridicare; 13 - ntreruptor; 14 - manet de armare; 15 - manet de deblocare; 16 - clichet.

  • 16 ndrumar de laborator

    - s se asigure perpendicularitatea aplicrii sarcinii pe suprafaa de ncercat;

    - s se asigure imobilitatea piesei fixate sub sarcin. 3. Alegerea condiiilor de ncercare, adic:

    - alegerea felului ncercrii (A, B, C, F sau G); - alegerea mrimii suprasarcinii i a penetratorului.

    4. Reglarea aparatului pentru condiiile prescrise la ncercarea respectiv, ceea ce se realizeaz prin:

    - montarea dispozitivului penetrator n capul de prindere al axului penetratorului, astfel nct s se asigure imobilitatea acestuia;

    - aplicarea greutilor corespunztoare pe placa pentru suspendarea greutilor, astfel nct s se asigure suprasarcina dorit;

    - reglarea duratei de meninere a suprasarcinii pe piesa de ncercat (indicat prin aprinderea becului 9), prin rotirea rozetei de la tija amortizorului.

    5. Stabilirea contactului dintre penetrator i suprafaa pregtit a piesei de ncercat i aplicarea sarcinii iniiale se face prin ridicarea platoului de reazem 10 pn n momentul cnd becul de semnalizare 9 se stinge, ceea ce nseamn c s-a aplicat sarcina iniial F0.

    6. Aplicarea sarcinii F1, meninerea sarcinii totale F0 + F1 pe durata prescris conform tabelului 3.2 n funcie de natura materialului i descrcarea suprasarcinii F1. Suprasarcina corespunztoare se aplic prin apsarea uoar n jos a manetei de deblocare 15, prin care se elibereaz mecanismul de comand. n acest moment un electromagnet de pe prghia de ncrcare 4 cupleaz prghia cu dispozitivul de indicare, acul indicator al comparatorului 6 fiind pe reperul zero.

    Tabelul. 3.2

    Timp de meninere

    [s] Natura materialului

    13 Materiale care n condiiile de ncercare nu prezint nici o deformare plastic n timpul aplicrii sarcinii totale F

    15 Materiale care n condiiile de ncercare prezint o deformare plastic n timpul aplicrii sarcinii totale F

    1015 Materiale care n condiiile ncercrii prezint importante deformri plastice n timpul aplicrii sarcinii totale F

    Sub aciunea sarcinii totale, penetratorul ptrunde n piesa de ncercat, n timp ce acul indicator se deplaseaz pe cadranul comparatorului n sens invers acelor de ceasornic. n momentul n care suprasarcina apas asupra piesei de ncercat, se aprinde becul de semnalizare 9, care rmne aprins att timp ct suprasarcina acioneaz asupra piesei de ncercat. n timpul descrcrii suprasarcinii, acul indicator se deplaseaz n sensul acelor ceasornicului, oprindu-se ntr-o poziie intermediar care depinde de duritatea piesei. n timpul efecturii ncercrii, maneta de armare 14 execut o micare n sus, care nu trebuie s fie mpiedicat. Dup oprirea manetei, pe pies rmne numai sarcina iniial de 98,07 N.

    7. Stabilirea duritii, respectiv a adncimii urmei remanente - lucru care se realizeaz prin citirea poziiei acului indicator pe scara corespunztoare a comparatorului gradat n uniti de duritate Rockwell.

  • Tehnologia materialelor 17 8. Coborrea platoului i scoaterea piesei, dup care se apas pe maneta de armare 14 n

    jos n timp ce maneta de blocare 15 revine n poziia iniial. Electromagnetul prghiei de ncrcare 4 decupleaz legtura dintre prghie i dispozitivul indicator, iar acul indicator se oprete n dreptul reperului zero. n felul acesta, aparatul este pregtit pentru o nou determinare.

    Distana ntre contururile a dou amprente alturate sau de la conturul amprentei

    la margine trebuie s fie de minimum patru ori diametrul amprentei, dar nu mai puin de 2 mm. Distana de la centrul amprentei la marginea probei trebuie s fie de minimum 2,5 ori diametrul amprentei. naintea ncercrii propriu-zise se efectueaz 1 - 2 ncercri de prob, fr a se lua n considerare rezultatele, n scopul asigurrii unui contact perfect ntre penetrator i tija port penetrator, ct i ntre suportul probei i msua aparatului.

    Duritatea Rockwell se determin prin mai multe ncercri al cror numr, dispersie, amplasament i interpretare se prevd n standardele de produs.

    5. Prelucrarea i interpretarea rezultatelor. Concluzii.

    Pe baza msurtorilor de duritate toate rezultatele obinute se vor trece sub form

    tabelar, conform modelului de mai jos. Se vor trage concluzii privind mrimea duritii Rockwell a diferitelor materiale.

    Tabelul 3.3

    Condiii de ncercare DURITATE ROCKWELL Nr. crt.

    Calitatea materialului

    ncercat F0 F Penetra-

    tor HR1 HR2 HR3 HRm

    Indicarea duritii

  • 18 ndrumar de laborator