Модернизация склерометрического комплекса для измерения твёрдости
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ора. После касания индентора подвеска 3, на которой зафиксирована одна из обкладок измерительного конденсатора, упирается в поверхность и перестает двигаться, а кронштейн 11, на котором установлена вторая обкладка, продолжает опускаться вниз. При этом на выходе емкостного датчика появляется сигнал, по которому определяем момент касания. Далее винтом тонкого перемещения поднимаем модуль до возврата сигнала емкостного датчика на прежний уровень.
. Внедряем индентор в исследуемую поверхность посредством винта 10 и плоской пружины 2. Гибкая система нагружения индентора позволяет адаптировать прибор к случайным погрешностям профиля (выпуклость, вогнутость, волнистость и др.). При этом если в процессе царапания произойдет подъем или опускание индентора относительно точки касания приращение или убыль нагрузки на индентор не превысят величины KL, где К - жесткость пружины Н/м, а L - вертикальное перемещение. Например при жесткости 0,1 Н/мм и подъеме индентора на волну высотой 10 мкм, получим приращение нагрузки 10-3Н, что составляет около 0,1% от приложенной нормальной нагрузки. Нагружение индентора продолжается до его внедрения в исследуемую поверхность на заданную глубину (3 мкм), которая контролируется емкостным датчиком.
. Совершаем пропахивание поверхности заглубленным индентором при помощи винта 23, при вращении которого модуль начнет перемещаться в тангенциальном направлении по трапециидальным направляющим (типа ласточкин хвост) 4 на величину порядка 102 мкм. В процессе царапания измеряем величину сопротивления пластической деформации датчиком касательной силы. Сигнал от датчика поступает на вход контроллера в котором с учетом величины заглубления индентора производится расчет величины твердости материала.
. После пропахивания индентор возвращаем в исходное положение. При необходимости измерение проводится многократно до достижения требуемой точности экспериментальных данных.
.5 Выбор места для исследования микротвёрдости
При выборе места расположения отпечатка по поверхности металлического образца следует руководствоваться нижеуказанным правилом: расстояние от царапины до края образца или между царапинами должно быть не менее 2k (k - длина борозды).
1.6 Постановка задачи проектирования
Задачей проектирования является модернизация прибора для измерения твёрдости материалов путём автоматизирования линейных перемещений. В состав комплекса, помимо двигателей, контроллера и центрального процессора входит дополнительно принтер, который необходим для печати протоколов измерения. Автоматизированный комплекс позволит уменьшить участие оператора в процессе измерения и обеспечить точное и оперативное получение данных.
Автоматизация процесса приводит к его значительному ускорению, уменьшению затрат ручного труда и его облегчению.
2. РАЗРАБОТКА МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ТЕСТЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЁРДОСТИ
2.1 Обзор методов измерения твёрдости
Существует несколько способов измерения твердости [7], различающихся по характеру воздействия наконечника [СамГТУ.200501.059.009.06]. Твердость можно измерять [8, 9,10, 11, 12] вдавливанием индентора, ударом или же по отскоку наконечника - шарика. Твердость, определенная царапанием, характеризует сопротивление разрушению, по отскоку - упругие свойства, вдавливанием - сопротивление пластической деформации. В зависимости от скорости приложения нагрузки на индентор твердость различают статическую (нагрузка прикладывается плавно) и динамическую (нагрузка прикладывается ударом).
Таблица 1
Особенности различных методов измерения твёрдости
МетодыСпособ измеренияФорма индентораБринелляпо диаметру отпечаткастальной шарикРоквеллапо глубине вдавливанияалмазный конусный наконечник или стальной шарикВиккерсапо глубине вдавливания или по диагонали отпечаткаалмазный наконечник в форме правильной четырёхгранной пирамидыШорапо заданной глубине отпечаткаалмазный или стальной наконечникМикротвёрдостьпо ширине царапиныалмазный конус или пирамида
Широкое распространение испытаний на твердость объясняется рядом их преимуществ перед другими видами испытаний:
простота измерений;
высокая производительность;
измерение твердости обычно не влечет за собой разрушения детали, и после измерения ее можно использовать по своему назначению;
возможность ориентировочно оценить по твердости другие характеристики металла (например, предел прочности).
При измерении твердости в испытываемый металл вдавливается индентор в виде шарика, конуса и пирамиды (соответственно методы Бринелля (рис.1, а), Роквелла (рис.1, б) и Виккерса (рис.1, в)). В результате вдавливания достаточно большой нагрузкой поверхностные слои металла, находящиеся под наконечником и вблизи него, пластически деформируются. После снятия нагрузки остается отпечаток. Величина внедрения наконечника в поверхность металла будет тем меньше, чем тверже испытываемый материал.
а б в
Рисунок 10 - Схемы испытаний на твердость:
а - по Бринеллю; б - по Роквеллу; в - по Виккерсу.
2.1.1 Измерение твёрдости по Бринеллю
Рисунок 11 - Схема испытаний на твердость по Бринеллю:
D - диаметр шарика, мм; F - усилие, Н (кгс); D - диаметр отпечатка, мм; H - глубина отпечатка, мм.
Твердость по методу Бринелля [8] измеряют вдавливанием в испытываемы?/p>