«эпси»
| Вид материала | Исследование |
УДК 672.16(06)
ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДОСТИ ЖЕСТИ УДАРНЫМ МЕТОДОМ
Ю.П. Александров, С.А. Третьяков*, М.В. Данилова, Е.А. Карасева
*Научно-производственное предприятие «ЭПСИ»
236041, г. Калининград, ул. Курортная, 1а, Россия,
E-mail: altret@mail.ru
Даны рекомендации по применению портативного измерителя твердости «МИТ-2» при измерении динамической твердости листов жести по шкале HRT ударным методом на предприятиях, изготавливающих жестяную тару.
измерение, жесть, статическая твердость, динамическая твердость, шкала твердости, твердомер
В Калининградской области ряд предприятий занимается производством жестяной тары, которая поставляется на предприятия России и Европы. У некоторых поставщиков жести в отдельных листах и рулонах наблюдается значительный разброс по твердости, что периодически вызывает остановку технологических линий по производству жестяных банок и крышек, влекущую за собой большие убытки предприятий.
В настоящее время на предприятиях, производящих жестяную тару, при входном контроле твердости жести применяют статический метод контроля на приборе «BRIRO RS» по шкале Супер-Роквелл HRT в измерительных лабораториях предприятий, предварительно разрезая рулон жести на листы разных размеров.
Приборы, реализующие статический метод определения твердости, как правило, громоздки, немобильны и требуют значительного времени для выполнения измерения. В настоящее время получают широкое распространение мобильные, компактные твердомеры, основанные на динамическом принципе оценки твердости, когда индентор твердомера воздействует на объект с определенной энергией удара [1, 2].
Исследования твердости жести толщиной 0,17-0,18 мм ударным методом проводились микропроцессорным измерителем твердости «МИТ-2» производства НПП «ЭПСИ» (г. Калининград) с радиусом сферического наконечника индентора, равным 0,5 мм, и при длительности разгона индентора в 2,1 мс.
Исследуемые образцы жести предварительно были измерены на поверенном стационарном твердомере «BRIRO RS» по шкале HRT Супер-Роквелла при нагрузке 30 кГс, и по ним проводилась калибровка измерителя твердости «МИТ-2». Статическая твердость российской жести составляла 59 единиц, а словацкой – 69 единиц по шкале HRT.
Проведены исследования динамической твердости образцов жести производства Магнитогорского металлургического комбината (Россия) и Kosike (Словакия) при трех вариантах положения образцов на контрольной плите:
1 – без закрепления образца к поверхности плиты;
2 – на одну сторону поверхности образца нанесен технический вазелин и этой стороной он притерт к поверхности плиты;
3 - на одну сторону поверхности образца нанесен технический вазелин, этой стороной образец притерт к поверхности плиты и в четырех местах струбцинами образец прижат к плите.
На рисунке приведена схема расположения зон измерения твердости и мест крепления образца струбцинами к плите.
Рис. Схема расположения зон измерения твердости и мест крепления образца
к плите: O – зоны измерения твердости; X – места крепления образца
В каждой зоне на образцах выполнялось не менее пяти повторностей измерения динамической твердости, по которым измеритель твердости на экране прибора фиксировал среднее значение твердости и доверительный интервал в каждой зоне. По средним значениям в каждой из семи зон определялось среднее значение твердости и дисперсия для российских и словацких образцов жести при разных положениях образца на контрольной плите.
Статистическая обработка экспериментальных данных измерения динамической твердости образцов жести двух поставщиков (России и Словакии) была выполнена по известным формулам [3]:
где N – количество зон на образце жести, в которых проводились измерения твердости, N=7;
– среднее значение твердости в i-й зоне образца жести по пяти повторностям в каждой зоне; 
- среднее значение твердости образца жести по всем семи зонам образца жести.Результаты статистической обработки измерений твердости образцов жести при разных вариантах их положения на плите приведены в табл. 1.
Таблица 1 – Результаты статистической обработки измерений твердости образцов жести
| Номер варианта | Положение образца при измерении твердости | Поставщик жести - Россия | Поставщик жести - Словакия | ||
 |  |  |  | ||
| 1 | Без закрепления к поверхности плиты | 65,3 | 0,03 | 71,5 | 0,47 |
| 2 | На образец нанесен технический вазелин | 54,0 | 2,53 | 64,7 | 7,08 |
| 3 | На образец нанесен технический вазелин, образец прижат к плите струбцинами | 53,6 | 6,07 | 65,9 | 4,19 |
Проверка гипотезы о равенстве средних значений твердости образца при разных вариантах его положения на плите проводилась по критерию Стьюдента по формуле [3]:
где
и 
- средние значения твердости образца сравниваемых вариантов его положения на плите; 
и 
- дисперсии твердости образца сравниваемых вариантов его положения на плите; 
= 
= 7 – количество зон на образце жести, в которых проводились измерения твердости.Проверка гипотезы о равенстве дисперсий твердости образца при разных вариантах его положения на плите проводилась по критерию Фишера по формуле [3]:
где 
.Определены расчетные и табличные значения критериев Стьюдента и Фишера для разных сравниваемых вариантов положения образцов жести на плите, которые приведены в табл. 2.
Таблица 2 – Сравнение вариантов положения образцов на плите по критериям Стьюдента и Фишера
| Сравниваемые варианты | Поставщик жести - Россия | Поставщик жести - Словакия | ||||||
 |  |  |  | | | | | |
| 1 - 2 | 18,8 | 2,4 | 84,3 | 4,3 | 6,6 | 2,4 | 15,1 | 4,3 |
| 1 - 3 | 12,6 | 202,3 | 6,8 | 8,9 | ||||
| 2 - 3 | 0,4 | 2,4 | 0,9 | 1,7 | ||||
Из табл. 1 и 2 видно, что средние значения и дисперсии твердости образцов жести без закрепления к поверхности стола имеют меньшие значения дисперсии и существенно отличаются от двух других вариантов закрепления образца на плите при 5%-ном уровне значимости, так как
и 
. Средние значения и дисперсии твердости образцов при их закреплении на плите по второму и третьему вариантам не существенно отличаются друг от друга при 5%-ном уровне значимости, так как 
и 
.Таким образом, можно сделать следующие выводы по результатам проведенных исследований :
1. При измерении твёрдости жести на предприятиях, изготавливающих жестяную тару, может быть применён ударный метод с помощью портативного измерителя твердости «МИТ-2» с радиусом наконечника индентора прибора, равном 0,5 мм и при длительности разгона индентора 2,1 мс. Контролируемый на твердость лист жести рекомендуется располагать на контрольной плите без закрепления.
2. При измерении динамической твердости жести по шкале HRT необходимо проводить дополнительную корректировку при настройке прибора «МИТ-2», учитывая завышение твердости листа жести, измеренной ударным методом, по сравнению со статической твердостью жести, измеренной на поверенном стационарном твердомере «BRIRO RS» по шкале HRT Супер-Роквелла.
Список литературы
1. Leeb. D. Dynamic hardness testing of metallic materials // NDT International, 1979. V 12, p. 274-278.
2. Патент РФ №2.052.794 G 01 N 3/52. Способ измерения твердости / А.Я. Аронов, С.А. Третьяков, Д.Р. Синкевич. – Научно-производственное предприятие «МИТЭКС».
3. Рогов В.А. Методика и практика технических экспериментов / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 288 с.
4. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента / А.А. Спиридонов, Н.Г. Васильев. - Свердловск, 1975. – 152 с.
STUDY TO HARDNESS OF TIN BY STRIKING METHOD
Y.P. Aleksandrov, S.A. Tretyakov, M.V. Danilova, E.A. Karaseva
Recommendations are Given on using the portable meter to hardness "MIT-2" at measurement of dynamic hardness tin-plate sheet on scale HRT striking method on enterprise, making tin-plate tare.