Tehnomaterjalid praktikum nr 2 (4)

Töö nr 2 Materjalide mehaanilised omadused
Kõvadus
Töö eesmärgid
• Tutvuda põhiliste kõvaduse määramise meetoditega (Brinell, Rockwell ja Vickers, Barcol ).
• Valida sobiv meetod kõvaduse määramiseks erinevatele materjalidele.
• Võrrelda katsetatud materjalide kõvadust.
• Analüüsida seost materjali tõmbetugevuse ning kõvaduse vahel.
• Hinnata materjali kõvaduse olulisust materjali valikul.
Brinelli meetod
Kõvaduse määramisel Brinelli meetodil surutakse katsetatavasse materjali kõvasulamkuul või karastatud teraskuul läbimõõduga (D) 10; 5; 2,5; 2; 1 mm ja jõuga (F) 1…3000 kgf (9,8…29430 N). Brinelli kõvadust määratakse reeglina metalsetel (terased, Al-sulamid,Cusulamid jne) materjalidel. Meetodi ülemiseks piiriks võib lugeda terase kõvaduse karastatud olekus, alumiseks pehmed puhtad metallid.
Rockwelli meetod
Rockwelli meetod on võrreldes Brinelli meetodiga märksa universaalsem ja sobib laiemas kõvaduse vahemikus materjalide katsetamiseks. Meetod oma põhimõttelt on lihtne ning ei ole nõutav jälje mõõtmine operaatori poolt. Tulemus loetakse otse masina skaalalt. Puuduseks on nõutav katseobjekti hea pinnaviimistlus samuti ka korralik baseerimine
Töölauale Kõvadusarv saadakse otsaku sissetungimissügavuse järgi uuritavasse materjali. Mida suurem see on, seda väiksem kõvadus. Vastavalt kasutatavale koormusele ning otsakule eristatakse mitmeid erinevaid skaalasid. Metalsete materjalide korral leiavad kasutamist enamasti A-,B- ja C-skaala, pehmete sulamite ning plastide puhul H-, R-, M28
skaala. Tüüpiline kasutusala terase puhul on C-skaala, Al-sulamite korral B-skaala, kõvasulamitele korral A-skaala ning plastide puhul M-skaala.
Vickersi meetod
Vickersi meetod põhineb teemantpüramiidi sissesurumisel materjali. See meetod võimaldab määrata mis tahes metalli või sulami kõvadust ning sobib nii õhukese metalli kui ka pinnakihi kõvaduse määramiseks. Tüüpiline kasutusala – õhukesed materjalid, pinded, tsementiiditud,
nitreeritud pinnakihid ja pindkarastatud terased; keevisõmbluste termomõjutsoonid, kõvasulamid, keraamika . Meetodi puuduseks on kõrgendatud nõuded pinnaviimistlusele, sisuliselt on nõutud poleeritud pind. Materjali pinda surutakse neljatahuline püramiid tahkudevahelise nurgaga 136o ja jõuga 1…100 kgf (9,8…980 N). Jälje diagonaal mõõdetakse optilise mikroskoobi abil.
Barcoli meetod
Meetod on eelkõige mõeldud komposiitmaterjalide kõvaduse määramiseks. Võimalik on määrata ka pehmete metallide ja sulamite (HB tipuraadiusega 0,157 mm. Kõvadust hinnatakse skaalas 0...100 (100 on suurim kõvadus). Iga ühik skaalal on võrdne 0,0076 mm sissetungimissügavusega. Barcoli seade on kaasaskantav.
Materjalide kõvaduskatsete tulemused
Materjali iseloomustus
Kriipe(viili) katse
Valitud kõvaduse määramise meetod
Jälje suurus mm
Kõvadusarv
HV
Tugevus N/mm2
Teras, risttahukas , hallikas
Kermis viilib antud terast. (alla 60 HRC)
Brinelli m
5.5
115.86
122
390
Kermis, risttahukas, hallikas
Kõige kõvem, viilida on raske (üle 60 HRC)
Vickersi m
0.329
171
171
550
Duralumiinium, hõbehall
Kõige kergem viilida, kermis viilib antud materjali(alla 60 HRC)
Rockwell`i m
C
B
1.5
1
-7(ei saa )
73
135
430