Mida suurem onmaterjali kõvadus (ka tugevus), seda väiksem on tekitatud jälg. Elastsete materjalide korral, mis on plastselt vähe deformeeruvad, mõõdetakse kõvadust koormuse mõjudes.Kõvaduse mõõtmise meetodi valikul lähtutakse detaili/materjali eeldatavast kõvadusest (otsaku kõvadus peab olema mõõdetava materjali kõvadusest märgatavalt suurem), pinnaviimistlusest (pinnakareduse mõju), paksusest (kuni kümnekordne jäljesügavus), pinnakihi paksusest (nt pindkarastatud, tsementiiditud materjalid), ligipääsetavusest mõõtekohale (võimalus kasutada statsionaarsetvõi kaasaskantavat masinat).Nagu edaspidi näha, on kasutusel mitmed kõvaduse määramisemeetodid ja skaalad (joonis 2.4, tabel 2.3). Kuigi paljude materjalide kõvadust on võimalik mõõta mitmete meetoditega, pole mõõdetavad kõvadusarvud omavahel üks ühele võrreldavad. Vale kõvadusmeetodi valik viib mitteusaldusväärse katsetulemuseni või halvemal juhul kasutatava masina/otsaku purunemiseni
Mida suurem see on, seda väiksem kõvadus. Eristatakse mitmeid erinevaid skaalasid. Metalsete materjalide korral leiavad kasutamist enamasti A-, B- ja C-skaala, pehmete sulamite ning plastide puhul H-, R-, M-28 skaala. Vickers - Põhineb teemantpüramiidi sissesurumisel materjali. See meetod võimaldab määrata mis tahes metalli või sulami kõvadust ning sobib nii õhukese metalli kui ka pinnakihi kõvaduse määramiseks. Tüüpilisteks kasutusaladeks on õhukesed materjalid, pinded, tsementiiditud, nitreeritud pinnakihid ja pindkarastatud terased. Barcol - Eelkõige mõeldud komposiitmaterjalide kõvaduse määramiseks. Võimalik on määrata ka pehmete metallide ja sulamite ning kõvemate plastide kõvadust. Barcoli seade on kaasaskantav. Kõvaduskatsete tulemused Materjali Viili katse Meetod Jälje Kõvadus HV Tugevus iseloomustus suurus arv mm
Katseobjekti läbivajumine või liikumine koormuse toimel ei ole lubatud, üks kõvadusarvu ühik vastab otsaku liikumisele 1...2 m. Kõvaduse määramine Vickersi meetodil 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 (nt terase S235J2G3 korral ei tohi kõvadus ületada 350 HV10 ühikut), kõvasulamid, keraamika. Meetodi puuduseks on kõrgendatud nõuded pinnaviimistlusele, sisuliselt on nõutud poleeritud pind. Kõvaduse arvutamine Vickersi meetodi korral toimub järgmise valemi järgi: Kõvaduse määramine Barcoli meetodil Meetod on eelkõige mõeldud komposiitmaterjalide kõvaduse määramiseks. Võimalik on
Seejärel suurendatakse seda põhijõuni 60 kgf (588 N), 100 kgf (980 N) või 150 kgf (1470 N) ja taastatakse esialgne jõud F0. Kõvadust iseloomustab kuuli või koonuse materjalisse sissetungi uise sügavuste vahe. Vickersi meetod meetod põhineb teemantpüramiidi sissesurumisel materjali. Sobib nii metalli kui sulami kõvaduse määramiseks ning sobib nii õhukese metalli kui ka pinnakihi kõvaduse määramiseks. Tüüpiline kasutusala õhukesed materjalid, pinded, tsementiiditud, nitreeritud pinnakihid ja pindakarastatud terased. Meetodi puuduseks on kõrgendatud nõuded pinnaviimistlusele. Materjali pinda surutakse neljatahuline püramiid tahkudevahelise nurgaga 136° ja jõuga 1- 100 kgf (98- 980 N). Jälje diagonaal mõõdetakse optilise mikroskoobi abil. Kõvaduse arvutamise valem: HV= kus F jõud N d jälje diagonaal.
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
termotöötlus 0.0% b. Kõigepealt tehakse termotöötlus, seejärel mahterosiooni meetodil valmistatakse detail ning seejärel tsementiiditakse 0.0% c. Ostetakse tsementiiditud toorik, mis töödeldakse mõõtu ja seejärel tehakse termotöötlus 0.0% d. Töödeldakse detail mõõtu, lihvitakse, tehakse termotöötlus ja viimase
Neid omadusi on võimalik parandada noolutamisega. Karastatud terase kõvaduse vähenemine oleneb noolutustemperatuurist. Mida kõrgem on noolutustemperatuur, seda rohkem vähenevad terases sisepinged ja suureneb plastsus ning sitkus. Seejuures vähenevad terase voolavuspiir ja tõmbetugevus. Kolm noolutuse liiki: Madalnoolutus – kuumusega 150°-220° C, vähenevad sisepinged, kuid teras säilitab suure, kulumiskindla kõvaduse. Kasutatakse tsementiiditud, pindkarastatud ja mitmesuguste tavakarastatud teraste, näiteks tööriistateraste korral, millelt nõutakse suurt kõvadust ning sitkust. Kesknoolutus – kuumusega 350°-480° C, tagab terasele trostiitstruktuuri. Vähenevad sisepinged ja tõuseb elastsuspiir, plastsus ja sitkus. Kasutatakse põhiliselt vedrude ja mõningate löögiga töötavate instrumentide noolutamiseks. Kõrgnoolutus – kuumusega 500°-600° C, tagab ferriidi põhjal teralise
Terase tsementiitimine Tsementiitimiseks nimetatakse terase pinnakihi rikastumine süsinikkuga difusiooni teel. Eesmärgiks on kõva ja kulumiskindla pinna saamine koos pehme ja sitke südamikuga. Tsementiitimiseks ettevalmistatud detailid on lihvimise töötlemisvaruga 0,05-0,10 mm. Kasutatakse madala süsinikkusisaldusega (0,1-0,2 %C) terased, reeglina legeeritud, sest tsementiitimise protsessi enda maksumus kaugelt ületab materjalimaksumust, omadused aga tsementiiditud legeeterastel on tunduvalt parem. Tsementiiditud pinnal tekkib 0,5-2,5 mm paksusega kiht. Süsinikkusisaldus muutub 1,0 % pinnal kuni 0,5 %C sügavusel umbes 1 mm. Kõvaduse saamiseks peale tsementiitimist tehakse karastamine ja madal noolutus. Kasutatakse kaks tsementiitimise varianti: tahkes ja gaasilises keskkonnas (karburisaatorites). Tahke tsementiitimine teostatakse teraskastides, kuhu pannakse detailid koos karburisaatoriga. Kastid kaetatakse kaantega,
(karastamata terased, värvilismetallid) katsetamisel teraskuuli abil. Summaarne survejõud F=100kgf (10 kgf eelkoormus + 90 kgf lõppkoormus) ehk 981 N. Kõvadusarv tähistatakse HRB. C-skaalal loetakse kõvadusarv HRC siis, kui indikaatoriks on teemantkoonus ja summaarne survejõud F = 10 + 140 = 150 kgf (1471 N). Seda skaalat rakendatakse karastatud teraste ja kõvade malmide katsetamisel. Väga kõvade materjalide (näiteks kõvasulamid), õhukeste kõvade pindkihtide (tsementiiditud ja karastatud terased, nitreeritud terased) ja väikeste detailide kõvaduse määramiseks käsutatakse survejõudu F = 10 + 50 = 60 kgf (588 N). Sel juhul loetakse kõvadusarv samuti mustalt skaalalt, kuid tähistatakse HRA. Kõige rohkem käsutatakse C-skaalat. Kõvasulamis indentorit võib käsutada siis, kui katsetatava metalli kõvadus HRC < 50. Rockwelli ja Brinelli kõvadusarvude vahel on seos ligikaudu 1HRC«10HB. Täpsemad andmed saab vastavatest tabelites.
..0,25%C), mille kõvadus peale tava- karastust on väike. Peale tsementiitimist (pinnakihi rikastamist süsinikuga, C-sisaldus viiakse ca 1%-ni), karastamist ja madalnoolutamist on nende pinnakõvadus 58...62 HRC, südamiku kõvadus aga 30...42HRC. Tsementiiditavate teraste südamik peab olema heade mehaaniliste omadustega, eriti tähtis on kõrge voolavuspiir, mille tagab eelkõige peeneteraline struktuur. Ka pinnakihis on oluline peeneteraline struktuur jämeteraline tsementiiditud kihi struktuur toob pärast termotöötlust pinnakihis kaasa väsimus- tugevuse languse. Tsementiiditud kihi paksus on tavaliselt 0,5...2 mm, mille struktuur sügavuti muutub sujuvalt südamiku struktuuriks. Tsementiiditavaist terastest valmistatakse selliseid masinaosi nagu hammasrattad, ketirattad, nukid jm. Parendatavad terased Masinaosade valmistamiseks kasutatavad terased peavad olema töökindlad, see tähendab, et nendel
legeerimist, pindamist, termokeemilist töötlemist ja pindkarastamist. Läbilegeerimine on vähem tõhus (sisseviidavatest legeerivatest elementidest on detaili läbimõõdu 100 mm korral toimetõhusad ainult 2...3%), kõige efektiivsem on eri pindamismoodustega kõvade pinnete pealekandmine (leek-, plasmapihustamine-, detonatsioon- ja pealesulatamine, sadestamise pealekeevitamine jms.) Kulumiskindlate terastena kasutatakse legeerterastest tsementiiditud ja suurema C-sisaldusega mangaani, kroomi, volframi ja teiste elementidega legeeritud teraseid. Tuntuimad on mangaanterased. 1.1.3 Kuumuskindlad terased Kuumustugevus on vastupidavus koormustele kõrgel temperatuuril. Kuumustugevad terased, mis töötavad temperatuuril kuni 350ºC on süsinikterased. Kuumuspüsivad terased on aga need, millede struktuur ja koostis kõrge temperatuuri juures ei muutu.
Maksimum detaili mõõdud 7-1/2 in. Mõõdud 6-1/4 in. x 6-1/8 in. 7 5. MATERIALI JA TOORIKU ANDMED Materjal on valitud vastavalt lähteülesandele. Antud materjal on rohkelt kasutatav, sest tal on hea tugevus kombinatsioon ja plastsus ning võib olla karastatud või tsementiiditud. [4] Profiil: kalibreeritud kuuskant [4] Toormaterjali mõõtmed: 32 x 5970 mm [4] Tooriku mõõtmed: 32 x 490 mm [4] Materjal: C 22 (madala süsinikuga teras C = 0,22%, Si > 0,40%, Mn = 0,55%, Cr > 0,4%, Ni > 0,4%) [4] Kõvadus: 166 HB Margi tähis: 1,0402 [4] Tihedus: 7700 kg / m3 [4] Erilõikejõud kc1: 1500 N / mm2 [9] Erilõikejõud kc0,4: 2000 N / mm2 [9] Astmenäitaja mc: 0,25 [9]
ma heade mehaaniliste omadustega, eriti tähtis on 0,7 Mo kõrge voolavuspiir, mille tagab eelkõige peenetera- 1) TK – tööks kõrgendatud t°-l line struktuur. Ka pinnakihis on oluline peeneteraline 2) KNP – keevitatavad normaliseeritud peenteraterased struktuur – jämeteraline tsementiiditud kihi struktuur 3) KPP – keevitatavad parendatud peenteraterased 4) toob pärast termotöötlust pinnakihis kaasa väsimus- keskmine tugevuse languse. Tsementiiditud kihi paksus on tavaliselt 0,5…2 mm, mille struktuur sügavuti muutub sujuvalt Tabel 1.14. Masinaehitusterased südamiku struktuuriks. Tsementiiditavaist terastest
Kar.terase kõvaduse ↓ sõltub noolutusT-st. NoolutusT saab määrata noolutusvärvuste järgi. Vastavalt kuumutamisT-le moodustub terase pinnale erikoostise ja erineva värvusega oksiidikiht. T määramisel peab arvestama ka ruumi valgustust. Mida ↑on noolutusT, seda rohkem ↓terases sisepinged ja ↑plastsus. Noolutusviisid: a) Madalnoolutus (150-220*C) - vähenevad sisepinged, kuid teras säilitab suure kulumiskindlust tagava kõvaduse (kas. tsementiiditud, pindkarastatud ja tavakar.detailide korral). b) Kesknoolutus (350-480*C)- tagab terasele troostiitstr-ri; ↓sisepinged ja kõvadus, ↑ elastsuspiir, plastsus ja sitkus (kas. vedrude korral). c) Kõrgnoolutus (500-600*C)- tagab sorbiidstr- ri; sisepinged kaovad täielikult, saadakse suur plastsus ja sitkus küllaldase tugevuse juures. Terase karastamist sellele järgneva kõrgnoolutusega nim. parendamiseks. 19. Alumiinium
Metalsete materjalide korral leiavad kasutamist enamasti A- (kõvasulamid), B- (Al-sulamid) ja C-skaala (tüüpiline teraste puhul), pehmete sulamite ning plastide puhul H-, R- ja M-skaala (plastid). Tähistuseks on HR. Vickers - Võimaldab määrata mis tahes metalli või sulami kõvadust ning sobib nii õhukese metalli kui ka pinnakihi kõvaduse määramiseks. Materjali pind peab selle meetodi korral olema poleeritud. Tüüpiline kasutusala - õhukesed materjalid, tsementiiditud, nitreeritud pinnakihid ja pindkarastatud terased, kõvasulamid, keraamika. Materjali pinda surutakse neljatahuline püramiid tahkudevahelise nurgaga 136 kraadi ja jõuga 1...100 kgf. Jälje diagonaal mõõdetakse optilise mikroskoobi abil ning seejärel kasutatakse Vickersi valemit, et arvutada kõvadust. Tähistuseks on HV. 2. Metallide ja sulamite struktuur Metallide põhilised kristallivõred, neid iseloomustavad parameetrid, polümorfism, isomorfism.
ning plastsuse ja sitkuse suurendamiseks. Karastatud terase kõvaduse vähenemine oleneb noolutustemperatuurist. Mida kõrgem on noolutustemperatuur, seda rohkem vähenevad terases sisepinged ja suureneb plastsus. Eristatakse kolme noolutusviisi: o 1) Madalnoolutus kuumutusega 150-220 C . Vähenevad sisepinged, kuid teras säilitab suure, kulumiskindlust tagava kõvaduse. Kasutatakse tsementiiditud, pindkarastatud ja mitmesuguste tavakarastatud detailide korral. 2) Kesknoolutus kuumutusega 350-480 °C) , mis tagab terasele troostiitstruktuuri. Vähenevad sisepinged ja kõvadus, tõuseb elastsuspiir, plastsus ja sitkus. Kasutatakse põhiliselt vedrude ja mõningate löögiga töötavate instrumentide korral. 3) Kõrgnoolutus kuumutusega 500-600 °C , mis tagab sorbiitstruktuuri. Sisepinged
legeerimist, pindkarastamist, termokeemilist töötlemist ja pindamist. 21 Vähem tõhus on läbilegeerimine, eriti efektiivne on aga kõvade pinnete pealekandmine eri pindamismoodustega: leek-, plasma- ja detonatsioonpihustamine, pealesulatamise ja – keevitamise, sadestamise jm teel. Legeerterastest kasutatakse kulumiskindlate terastena tsementiiditud ja suurema C- sisaldusega kroomi, mangaani, volframit jt elementidega legeeritud teraseid. Tuntumad on mangaanterased Mn- sisaldusega 12%. c) Kuumuskindlad terased Terase kuumuskindluse (kuumuspüsivus + kuumustugevus) tagab eelkõige kroomiga legeerimine. Kroom jt legeerivad elemendid moodustavad tihedad oksiidid nagu Cr2O3, Al2O3 või SiO2. Mida suurem on Cr-, Al- või Si- sisaldus rauas, seda kõrgem on selle kuumuspüsivus
1) kõrge voolavuspiir, mille tagab eelkõige peenetera- TK tööks kõrgendatud t°-l 2) line struktuur. Ka pinnakihis on oluline peeneteraline KNP keevitatavad normaliseeritud peenteraterased 3) struktuur jämeteraline tsementiiditud kihi struktuur KPP keevitatavad parendatud peenteraterased 4) keskmine toob pärast termotöötlust pinnakihis kaasa väsimus- tugevuse languse. Tsementiiditud kihi paksus on tavaliselt Tabel 1.14. Masinaehitusterased 0,5...2 mm, mille struktuur sügavuti muutub sujuvalt
normaliseeritud teras mõnevõrra väiksema plastsuse ja sitkusega. Mittevastutusrikaste keskkoormatud detailide korral tavaliselt normaliseeritakse, vastutusrikaste raskkoormatud detailide korral peaks eelistama parendamist. Normaliseerimise tulemusena muutub teras peeneteralisemaks, tugevus ja kõvadus on suurem kui lõõmutatud terastel. Normaliseerimist kasutatakse terase lõiketöödeldavust parandamiseks ning sageli karastamise eeloperatsioonina. Üleeutektoidteraste (ka tsementiiditud teraste) normaliseerimisel kaob tsementiidivõrk. Terase karastus Karastamiseks või karastuseks nim termotöötluse viisi, mille tulemusena saadaks ebastabliilne martensiidistruktuur. Eristatakse mitmeid karastusviise: tava-(detaili kuumutamisega kogu ualtuses), pindkarastust, laus-(jahutamisega kogu detaili ulatuses) ja kohtkarastust jt. Terase tavakarastus Tavakarastamine ehk tavakarastus eeldab järgmisi etappe:
annaabi.ee 
