A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben, Mérnöki alapismeretek és biztonságtechnika

Átírás

1 Dunaújvárosi Főiskola Anyagtudományi és Gépészeti Intézet Mérnöki alapismeretek és biztonságtechnika Mechanikai anyagvizsgálat 2. Dr. Palotás Béla Készült: Dr. Krállics György (BME, ATT előadásának felhasználásával) Keménységmérés ua ( statikus) keménység fogalma: A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben, ua keménység kapcsolata más anyagjellemzőkkel: Keménységi adatokból szilárdsági és technológiai információk meghatározása, u A keménységmérés kivitelezése: Alakváltozás létrehozásával, Fizikai hatások alkalmazásával.

2 Eljárások Brinell keménységmérés u Statikus keménységmérési eljárások Brinell, Vickers, Knoop, Rockwell, udinamikus keménységmérés eszközei Poldi kalapács, Szkleroszkóp, Duroszkóp, u Műszerezett keménységmérési eljárások Erő benyomódási görbe felvétele. keményfém golyó (acél golyó) 0.102F 0.102F 0.204F HBW = = = A Dp h p D D D d F- terhelőerő A ( - ( )) 2-2 [ N] 2 - lenyomat felület ëmm û D- golyóátmérő d- lenyomat átmérő h- lenyomat mélység é ù [ mm] [ mm] [ mm]

3 A vizsgálat lépései ufelület tisztítás, fémes, sima felület előállítása, ualkalmazandó golyóátmérő és terhelő erő megválasztása (a vastagság és az anyagminőség figyelembevételével), s³ 8 h ua lenyomat átmérő mérése, a mérőszám meghatározása, u A keménység jegyzőkönyvezése, / [ ]/ [ ]/ [ s] HBW D mm F kp t pl. 350 HBW /5/750:golyóátm.5 mm, terhelő erő kn (750 kp),idő 10-15s 600 HBW /1/30/ 20:golyóátm.1 mm, terhelő erő N (30 kp),idő 20 s Az eljárás előnyei, hátrányai, alkalmazási területe uelőnyök Átlagos keménység értéket ad (inhomogén anyag vizsgálatánál előnyös), Következtetni lehet az anyag szilárdságára, uhátrányok Viszonylag nagy lenyomat keletkezik, ami roncsolja a felületet, Nem mérhető vékony próbatest, réteg és keménységeloszlás, Viszonylag lassú, szubjektív leolvasási hibával terhelt A mérhető darab nagysága korlátozott, Alkalmazási terület Öntöttvasak, színes- és könnyűfémek, lágyacélok.

4 Vickers keménységmérés Vickers eljárások gyémánt gúla 0.102F F HV = = A d F- terhelőerő A [ N] 2 - lenyomat felület ëmm û d- lenyomat átló é [ mm] ù Terhelőerő tartományok, N F ³ F < F < Keménységi jel ³ HV 5 HV 0.2-< HV 5 HV 0.01-< HV 0.2

5 A vizsgálat lépései ufelület tisztítás, fémes, simított vagy csiszolt felület előállítása (mikro - Vickershez mikroszkópi csiszolatként kell előkészíteni), u Terhelőerő megválasztása, ulenyomat átló mérése (két egymásra merőleges átló átlaga), a mérőszám meghatározása, u A keménység jegyzőkönyvezése HV / F[ kp] / t[ sec] pl.640 HV 30 : terhelő erő N (30 kp), idő 10-15s 550 HV 30 / 20: terhelő erő N (30 kp), idő 20s Alkalmazási terület umakro-vickers eljárás Tetszőleges anyagminőség, laboratóriumi vizsgálat, ukisterhelésű és mikro-vickers eljárás Vékony lemezeken, fóliákon, termokémiai eljárással, felületi edzéssel, vagy egyéb módon előállított felületi rétegeken, illetve szövetelemeken.

6 A Vickers eljárás előnyei, hátrányai uelőnyök Pontos eredményt ad, laboratóriumi mérésekhez jól alkalmazható, Bármely keménységű anyag vizsgálható, Kismértékű felületi roncsolást eredményez, vékony próbatestek, felületi rétegek és keménységeloszlás is vizsgálható. uhátrányok Gondosan előkészített felületet igényel, Viszonylag lassú, szubjektív leolvasási hibával terhelt, A mérhető darab nagysága korlátozott. Knoop-eljárás 0.102F F HK = = 2 A l F- terhelőerő [ ] [ ] [ N] 2 é ù A-lenyomatfelület ëmm û l- lenyomat hosszabbik átlója HK / F kp / t s [ mm] pl.640 HK 0.1 F= N (0.1 kp), t= s 640 HK 0.1/ 20 F= N (0.1 kp), t= 20s gyémánt gula Eljárás végrehajtás, mint a Vickers - nél

7 A Knoop és a Vickers eljárás összehasonlítása 1. A leolvasási hibák kisebbek mint a Vickers eljárásnál (l=3d, azonos terhelésnél), 2. A Knoop eljárás érzékenyebb a felületi réteg keménységének változására, 3. Kisebb mértékű benyomódás mint a Vickersnél nagyon rideg anyagok mérése (üveg, műszaki kerámia). Rockwell keménységmérés elvi vázlata F 0 1 F 0 +F a lenyomat mélysége az F 0 előterhelésnél; 2 - a lenyomat mélysége az F 1 főterhelésnél; 3 - a rugalmas visszarugózás az F 1 főterhelés levétele után; 4 - a maradó lenyomat h mélysége; 5 - a mintadarab felülete; 6 - a mérés referencia síkja. 5 6 F0 4

8 Rockwell eljárások A vizsgálat lépései Jel Szúrószerszám Előterhelés Főterhelés Keménység HRA N N 100-h/0.002 HRB mm N N 130-h/0.002 HRC N 1373 N 100-h/0.002 HRH 3.175mm N N 130-h/0.002 HR15N N N 100-h/0.001 HR45T mm N N 100-h/0.001 ugondos felületi előkészítés nem szükséges, uaz eljárás kiválasztása az anyag ismeretében, ua mérés elvégzése (a terhelést akkor szüntetjük meg, ha a mérőóra mutatója már nem mozog), ua keménységi mérőszám leolvasása a megfelelő skálán, ua keménység megadása egész számmal és az eljárás jelével, pl. 55 HRC, 66 HRBS, 85 HREW, - gyémánt kúp - acél vagy keményfém golyó (S/W)

9 Eljárás Rockwell eljárások alkalmazási területei Alkalmazási terület HRA Vékony acéllemezek, vékony kérgek, cementált rétegek HRB Lágyacélok, réz és alumínium ötvözetek, temperöntvények HRC HRH HR15N HR45T Acélok, titán ötvözetek, temperöntvények Alumínium, cink, ólom Ugyanaz mint az A, C, D skála, de vékonyabb anyagra Ugyanaz mint a B, F, G skála, de vékonyabb anyagra A Rockwell eljárás előnyei, hátrányai uelőnyök Gyors, egyszerű eljárás, a mérés eredménye közvetlenül leolvasható, Jól automatizálható, sorozatmérésre alkalmas, Nem igényel gondos próbatest előkészítést, Valamennyi anyagra található eljárás, uhátrányok Kevésbé pontos eljárás, mint a Vickers vagy a Brinell, Skálája nem lineáris.

10 Dinamikus keménységmérő eljárások u Gyors, lökésszerű erőhatással végzett mérés, u Kivitelezés: Szúrószerszámmal lenyomatot mérve, Rugalmas visszapattanást mérve. minta Mérés Poldi kalapáccsal HB HB HB HB d d m x m x x m æ d ö x =ç è dmø - a minta keménysége -a próbatest keménysége a lenyomat átmérője a mintán a lenyomat átmérője a próbatesten próbatest

11 Eljárások a rugalmas visszahatás alapján u Mérés elve A vizsgált tárgy felületére adott energiával ráejtett kalapács (golyó) visszapattanásának magassága arányos a tárgy keménységével, u Berendezések Szkleroszkóp, Duroszkóp. Roncsolásmentes, egyszerű, gyors módszer 1. Ejtősúly (gyémántvéggel) 2. Üvegcső Szkeloroszkóp A mérendő tárgy tömege befolyásolja a mérési eredményt (kis tömeg rezgések kisebb visszapattanás) 3. Libella 4. Mérendő tárgy

12 1. Mérőkalapács Duroszkóp 2. Doboz 3. Mérendő tárgy 4. Mutató Erő mn Műszerezett keménységmérő eljárások Erő - benyomódás görbe felvétele E=tanb b F=ah p terhelés tehermentesítés Tömeg és felületi minőség befolyása h 0 F=a(h-h 0 ) m benyomódási mélység nm

13 Vickers és Brinell gép Rockwell gép Kisterhelésű Vickers gép Briviszkóp (Brinell méréshez)

14 Keménység konverzió HB 3000 HRB, HRC, HB500,HB HB 500 HRB HRC HV 10