Metalleri çeşitli tasarımlarda etkin bir şekilde kullanmak için ne kadar güçlü olduklarını bilmek önemlidir. Sertlik, metallerin ve alaşımların en yaygın olarak hesaplanan kalite özelliğidir. Belirlenmesi için birkaç yöntem vardır: Brinell, Rockell, Super-Rockwell, Vickers, Ludwik, Shor (Monotron), Martens. Makale Rockwell kardeşlerin yöntemini ele alıyor.
Yöntem nedir
Rockwell yöntemi, malzemeleri sertlik açısından test etme yöntemidir. İncelenen eleman için göstergenin sert ucunun penetrasyon derinliği hesaplanır. Bu durumda yük, her sertlik ölçeği için aynı kalır. Genellikle 60, 100 veya 150 kgf'dir.
Çalışmadaki gösterge, dayanıklı malzemeden yapılmış toplar veya elmas konilerdir. Yuvarlatılmış sivri bir uca ve 120 derecelik bir tepe açısına sahip olmalıdırlar.
Bu yöntemin basit ve hızlı bir şekilde tekrarlanabilir olduğu bulundu. Bu da ona diğer yöntemlere göre bir avantaj sağlıyor.
Tarih
Viyana araştırma profesörü Ludwig ilk olarak araştırma için bir girinti kullanmayı önerdimalzemeye nüfuz ederek ve bağıl derinliği hesaplayarak sertlik. Yöntemi, 1908 tarihli Die Kegelprobe adlı çalışmasında anlatılmıştır.
Bu yöntemin dezavantajları vardı. Hugh ve Stanley Rockwell kardeşler, ölçüm sisteminin mekanik kusurlarından kaynaklanan hataları (boşluklar ve yüzey kusurları, malzeme ve parçaların kirlenmesi) ortadan kaldıran yeni bir teknoloji önerdiler. Profesörler bir sertlik test cihazı icat etti - göreceli penetrasyon derinliğini belirleyen bir cihaz. Çelik bilyalı rulmanları test etmek için kullanıldı.
Metallerin sertliğinin Brinell ve Rockwell yöntemleriyle belirlenmesi bilim camiasında ilgi gördü. Ancak Brinell yöntemi yetersizdi - yavaştı ve sertleştirilmiş çelikler için kullanılmadı. Bu nedenle, tahribatsız bir test yöntemi olarak kabul edilemez.
Şubat 1919'da, sertlik test cihazının patenti 1294171 numarasıyla alındı. Şu anda, Rockwells bir bilyalı rulman şirketi için çalışıyordu.
Eylül 1919'da, Stanley Rockwell şirketten ayrıldı ve New York Eyaletine taşındı. Orada, kabul edilen cihazın iyileştirilmesi için bir başvuru yaptı. Yeni cihazın patenti alındı ve 1921'e kadar geliştirildi.
1922'nin sonlarında Rockwell, Connecticut'ta halen faaliyet gösteren bir ısıl işlem tesisi kurdu. 1993'ten beri Instron Corporation'ın bir parçası.
Yöntemin avantajları ve dezavantajları
Her sertlik hesaplama yöntemi benzersizdir ve bazı alanlarda uygulanabilir. Brinell ve Rockwell sertlik yöntemleritemel.
Yöntemin bir takım avantajları vardır:
- yüksek sertlik deneyleri imkanı;
- test sırasında küçük yüzey hasarı;
- Girinti çapının ölçülmesini gerektirmeyen basit yöntem;
- Test süreci yeterince hızlı.
Kusurlar:
- Brinell ve Vickers sertlik test cihazlarıyla karşılaştırıldığında, Rockwell yöntemi yeterince doğru değil;
- Örnek yüzeyini dikkatli bir şekilde hazırlamanız gerekir.
Rockwell ölçeğinin yapısı
Metallerin sertliğini Rockwell yöntemiyle test etmek için sadece 11 ölçek türetilmiştir. Farkları, uç ve yük oranında yatmaktadır. Uç sadece bir elmas koni değil, aynı zamanda bir küre şeklinde bir karbür ve tungsten veya sertleştirilmiş çelik alaşımından bir top olabilir. Kurulumda sabitlenen ipucu tanımlayıcı olarak adlandırılır.
Teraziler genellikle Latin alfabesinin harfleriyle gösterilir: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
Mukavemet testleri ana skalalar ile gerçekleştirilir - A, B, C:
- Ölçek A: 60 kgf yükte bir elmas koni ile test. Tanım - İHD. Bu tür testler, ince sert malzemeler (0,3-0,5 mm) için gerçekleştirilir;
- Ölçek B: 100 kgf çelik bilye testi. Tanım - HRB. Tavlanmış yumuşak çelik ve demir dışı alaşımlar üzerinde testler yapılır;
- Ölçek C: 150 kgf koni testi. Tanım - HRC. Orta sert metaller, sertleştirilmiş ve temperlenmiş çelikler veya 0,5 mm'den fazla olmayan kalınlıktaki tabakalar için testler yapılır.
Yönteme göre sertlikRockwell genellikle ölçeğin üçüncü harfiyle HR ile gösterilir (örneğin, HRA, HRC).
Hesaplama formülü
Malzemenin sertliği, ucun penetrasyon derinliğini etkiler. Test nesnesi ne kadar sert olursa, penetrasyon o kadar az olur.
Bir malzemenin sertliğini sayısal olarak belirlemek için bir formül gereklidir. Katsayıları ölçeğe bağlıdır. Ölçüm hatasını az altmak için, ana ve ön (10 kgf) yükün uygulandığı anda girintinin penetrasyon derinliğindeki nispi fark kabul edilmelidir.
Rockwell sertlik ölçüm yöntemi şu formülün kullanılmasını içerir: HR=N-(H-h)/s, burada H-h farkı, yükler (ön ve ana) altında girintinin bağıl penetrasyon derinliğini gösterir, değer mm olarak hesaplanır. N, s sabitlerdir, belirli ölçeğe bağlıdırlar.
Rockwell sertlik test cihazı
Sertlik test cihazı, Rockwell yöntemiyle metallerin ve alaşımların sertliğini belirlemek için kullanılan bir cihazdır. Elmas koni (veya bilye) ve koninin girmesi gereken malzemeye sahip bir cihazdır. Darbe kuvvetini ayarlamak için bir ağırlık da eklenmiştir.
Zaman göstergesi görüntülenir. İşlem iki aşamada gerçekleşir: ilk önce 10 kgf kuvvetle pres yapılır, daha sonra daha güçlü. Daha fazla pres için bir koni, daha az için bir top kullanılır.
Test malzemesi yatay olarak yerleştirilir. Elmas bir kol ile üzerine indirilir. Düzgün bir iniş için cihaz, yağ amortisörlü bir tutamaç kullanır.
Ana yükleme süresi genelliklemalzemeye bağlı olarak 3 ila 6 saniyedir. Test sonuçları elde edilene kadar ön yükleme sürdürülmelidir.
Göstergenin büyük oku saat yönünde hareket eder ve deneyin sonucunu yansıtır.
Uygulamada en popüler olanlar, şu tür rockwell sertlik test cihazı modelleridir:
- Sabit cihazlar "Metrotest" modeli "ITR", örneğin "ITR-60/150-M".
- Qness GmbH modeli Q150R.
- Sabit otomatik cihaz TIME Group Inc model TH300.
Test Metodolojisi
Araştırma dikkatli bir hazırlık gerektirir. Metallerin sertliğini Rockwell yöntemiyle belirlerken, numunenin yüzeyi çatlak ve pul olmadan temiz olmalıdır. Yükün malzemenin yüzeyine dik olarak uygulanıp uygulanmadığını ve masa üzerinde stabil olup olmadığını sürekli kontrol etmek önemlidir.
Koniyi iterken iz en az 1,5 mm ve topu iterken 4 mm'den fazla olmalıdır. Etkili hesaplamalar için numune, ana yükün kaldırılmasından sonra girintinin penetrasyon derinliğinden 10 kat daha kalın olmalıdır. Ayrıca, bir numune için en az 3 test yapılmalı, ardından sonuçların ortalaması alınmalıdır.
Test adımları
Deneyin olumlu bir sonuç ve küçük bir hata olması için, uygulama sırasını izlemelisiniz.
Sertliği belirleme yöntemiyle ilgili deneyin aşamalarıRockwell:
- Ölçek seçimini belirleyin.
- Gerekli girintiyi kurun ve yükleyin.
- Cihazın kurulumunu ve numuneyi düzeltmek için iki test (sonuçlara dahil değildir) yazdırın.
- Referans bloğunu alet masasına yerleştirin.
- Ön yükü (10 kgf) test edin ve teraziyi sıfırlayın.
- Ana yükü uygulayın, maksimum sonucu bekleyin.
- Yükü kaldırın ve kadrandan alınan değeri okuyun.
Yönetmelikler, toplu ürünleri test ederken bir numunenin test edilmesine izin verir.
Hangisi doğruluğu etkiler
Herhangi bir testi gerçekleştirirken birçok faktörü göz önünde bulundurmak önemlidir. Rockwell sertlik tespiti de kendine has özelliklere sahiptir.
Dikkat edilmesi gereken faktörler:
- Test parçasının kalınlığı. Uç penetrasyon derinliğinin on katından daha az numune kullanılması deney kurallarınca yasaktır. Yani penetrasyon derinliği 0,2 mm ise malzeme en az 2 cm kalınlığında olmalıdır.
- Örnek üzerindeki baskılar arasında bir mesafe olmalıdır. Yakın baskıların merkezleri arasında üç çap vardır.
- Araştırmacının konumuna bağlı olarak, kadran üzerindeki deney sonuçlarındaki olası değişiklik dikkate alınmalıdır. Yani sonucun okunması tek bir bakış açısıyla yapılmalıdır.
Testlerdeki mekanik özelliklergüç
Malzemelerin mukavemet özelliklerini ilişkilendirin ve keşfedin ve Rockwell sertlik yöntemiyle yapılan sertlik testinin sonuçları, Davidenkov N. N., Markovets M. P. ve diğerleri gibi malzeme bilimcileri tarafından elde edildi.
Çizme sertliği testinin sonuçlarına göre, akma mukavemetini hesaplama yöntemleri uygulanır. Bu ilişki, birden fazla ısıl işlem görmüş yüksek kromlu paslanmaz çelikler için hesaplanır. Bir elmas girinti kullanırken ortalama sapma değeri yalnızca +%0,9 idi.
Sertlikle ilgili malzemelerin diğer mekanik özelliklerini belirlemek için de araştırmalar devam etmektedir. Örneğin, çekme mukavemeti (veya gerilme mukavemeti), gerçek kırılma direnci ve bağıl daralma.
Sertliği belirlemek için alternatif yöntemler
Sertliği ölçmek yalnızca Rockwell yöntemiyle mümkün değildir. Her yöntemin ana noktalarını ve farklılıklarını göz önünde bulundurun. Statik yük testi:
- Çalışma örnekleri. Rockell ve Vickers yöntemleri, nispeten yumuşak ve yüksek mukavemetli malzemeleri test etmeyi mümkün kılar. Brinell yöntemi, sertliği 650 HBW'ye kadar olan daha yumuşak metalleri incelemek için tasarlanmıştır. Super-Rockwell yöntemi, düşük yüklerde sertlik testine izin verir.
- GOST'lar. Rockwell yöntemi GOST 9013-59, Brinell yöntemi - 9012-59, Vickers yöntemi - 2999-75, Shor yöntemi - GOST 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868-85 ile uyumludur.
- Durometreler. Rockwell ve Shore araştırmacılarının cihazları basittirkullanım ve küçük boyut. Vickers ekipmanı çok ince ve küçük numuneler üzerinde test yapılmasını sağlar.
Dinamik basınç altındaki deneyler, Nikolaev dikey darbe test cihazı, Schopper ve Bauman yay cihazı ve diğerleri kullanılarak Martel, Poldi yöntemine göre yapıldı.
Sertlik ayrıca çizilerek de ölçülebilir. Bu tür testler bir Barb dosyası, Monters, Hankins, Birbaum mikro karakterleştirici ve diğerleri kullanılarak gerçekleştirildi.
Kusurlarına rağmen, Rockwell yöntemi endüstride sertlik testi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Baskıyı mikroskop altında ölçmenin ve yüzeyi cilalamanın gerekli olmaması nedeniyle, gerçekleştirmesi kolaydır. Ancak aynı zamanda, yöntem Brinell ve Vickers'ın önerilen çalışmaları kadar doğru değil. Farklı şekillerde ölçülen sertliğin bir bağımlılığı vardır. Yani Rockwell efektif birimleri Brinell birimlerine dönüştürülebilir. Mevzuat düzeyinde, sertlik değerlerini karşılaştıran ASTM E-140 gibi düzenlemeler bulunmaktadır.
