სხვადასხვა დიზაინში ლითონების ეფექტურად გამოსაყენებლად, მნიშვნელოვანია იცოდეთ რამდენად მტკიცეა ისინი. სიმტკიცე არის ლითონებისა და შენადნობების ყველაზე ხშირად გამოთვლილი ხარისხის მახასიათებელი. მისი განსაზღვრის რამდენიმე მეთოდი არსებობს: ბრინელი, როკელი, სუპერ-როკველი, ვიკერსი, ლუდვიკი, შორი (მონოტრონი), მარტენსი. სტატიაში განხილულია ძმები როკველის მეთოდი.
რა მეთოდია
როკველის მეთოდი არის მასალების სიხისტეზე ტესტირების მეთოდი. შესწავლილი ელემენტისთვის გამოითვლება ინდიკატორის მყარი წვერის შეღწევადობის სიღრმე. ამ შემთხვევაში, დატვირთვა იგივე რჩება თითოეული სიხისტის მასშტაბისთვის. ჩვეულებრივ ეს არის 60, 100 ან 150 კგფ.
კვლევის ინდიკატორია გამძლე მასალის ბურთულები ან ბრილიანტის გირჩები. მათ უნდა ჰქონდეთ მომრგვალებული წვეტიანი ბოლო და 120 გრადუსიანი მწვერვალის კუთხე.
ეს მეთოდი აღმოჩნდა მარტივი და სწრაფად რეპროდუცირებადი. რაც მას უპირატესობას ანიჭებს სხვა მეთოდებთან შედარებით.
ისტორია
ვენის მკვლევარმა პროფესორმა ლუდვიგმა პირველად შემოგვთავაზა კვლევისთვის ჩაღრმავების გამოყენებასიმტკიცე მასალაში შეღწევით და ფარდობითი სიღრმის გამოთვლით. მისი მეთოდი აღწერილია 1908 წლის ნაშრომში Die Kegelprobe.
ამ მეთოდს ჰქონდა ნაკლოვანებები. ძმებმა ჰიუ და სტენლი როკველებმა შემოგვთავაზეს ახალი ტექნოლოგია, რომელიც აღმოფხვრა საზომი სისტემის მექანიკური არასრულყოფილების შეცდომებს (უკან და ზედაპირული დეფექტები, მასალებისა და ნაწილების დაბინძურება). პროფესორებმა გამოიგონეს სიხისტის შემმოწმებელი - მოწყობილობა, რომელიც განსაზღვრავს შეღწევადობის ფარდობით სიღრმეს. იგი გამოიყენებოდა ფოლადის ბურთულიანი საკისრების შესამოწმებლად.
მეტალების სიხისტის განსაზღვრა ბრინელისა და როკველის მეთოდებით იმსახურებდა ყურადღებას სამეცნიერო საზოგადოებაში. მაგრამ ბრინელის მეთოდი უფრო დაბალი იყო - ის ნელი იყო და არ გამოიყენებოდა გამაგრებული ფოლადებისთვის. ამრიგად, ის არ შეიძლება ჩაითვალოს არა-დესტრუქციულ ტესტირების მეთოდად.
1919 წლის თებერვალში, სიხისტის შემმოწმებელი დაპატენტებული იყო ნომრით 1294171. ამ დროს როკველსი მუშაობდა ბურთიანი საკისრების კომპანიაში.
1919 წლის სექტემბერში სტენლი როკველმა დატოვა კომპანია და გადავიდა ნიუ-იორკის შტატში. იქ მან წარმოადგინა განაცხადი მოწყობილობის გაუმჯობესების შესახებ, რომელიც მიიღეს. ახალი მოწყობილობა დაპატენტებული და გაუმჯობესებული 1921 წლისთვის.
1922 წლის ბოლოს როკველმა დააარსა სითბოს გამწმენდი ქარხანა, რომელიც ჯერ კიდევ მუშაობს კონექტიკუტში. Instron Corporation-ის ნაწილი 1993 წლიდან.
მეთოდის უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები
სიხისტის გამოთვლის თითოეული მეთოდი უნიკალურია და გამოიყენება ზოგიერთ სფეროში. ბრინელის და როკველის სიხისტის მეთოდებიძირითადია.
მეთოდს აქვს მრავალი უპირატესობა:
- მაღალი სიხისტის ექსპერიმენტების შესაძლებლობა;
- მცირე ზედაპირის დაზიანება ტესტირების დროს;
- მარტივი მეთოდი, რომელიც არ საჭიროებს ჩაღრმავების დიამეტრის გაზომვას;
- ტესტირების პროცესი საკმაოდ სწრაფია.
ხარვეზები:
- ბრინელის და ვიკერსის სიხისტის ტესტერებთან შედარებით, როკველის მეთოდი საკმარისად ზუსტი არ არის;
- საგულდაგულოდ უნდა მოამზადოს ნიმუშის ზედაპირი.
როკველის შკალის სტრუქტურა
მეტალების სიხისტის შესამოწმებლად Rockwell მეთოდით, მიღებულია მხოლოდ 11 სასწორი. მათი განსხვავება მდგომარეობს წვერისა და დატვირთვის თანაფარდობაში. წვერი შეიძლება იყოს არა მხოლოდ ალმასის კონუსი, არამედ კარბიდის და ვოლფრამის შენადნობის ბურთი ან გამაგრებული ფოლადი სფეროს სახით. ინსტალაციაში დაფიქსირებულ წვერს ეწოდება იდენტიფიკატორი.
სასწორები ჩვეულებრივ აღინიშნება ლათინური ანბანის ასოებით: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T.
სიძლიერის ტესტები ტარდება ძირითადი სასწორებით - A, B, C:
- სკალა A: ტესტირება ბრილიანტის კონუსით 60 კგფ დატვირთვით. აღნიშვნა - HRA. ასეთი ტესტები ტარდება თხელი მყარი მასალებისთვის (0,3-0,5 მმ);
- სასწორი B: 100 კგფ ფოლადის ბურთის ტესტი. აღნიშვნა - HRB. ტესტები ტარდება დამუშავებულ რბილ ფოლადზე და ფერადი შენადნობებზე;
- სასწორი C: 150 კგფ კონუსის ტესტი. აღნიშვნა - HRC. ტესტები ტარდება საშუალო ხისტი ლითონებისთვის, გამაგრებული და გამაგრებული ფოლადისთვის ან არაუმეტეს 0,5 მმ სისქის ფენებზე.
სიხისტე მეთოდითროკველს ჩვეულებრივ აღნიშნავენ HR სკალის მესამე ასოთი (მაგალითად, HRA, HRC).
გამოანგარიშების ფორმულა
მასალის სიხისტე გავლენას ახდენს წვერის შეღწევადობის სიღრმეზე. რაც უფრო რთული იქნება ტესტის ობიექტი, მით ნაკლები იქნება შეღწევადობა.
მასალის სიხისტის რიცხობრივად დასადგენად საჭიროა ფორმულა. მისი კოეფიციენტები დამოკიდებულია მასშტაბზე. გაზომვის შეცდომის შესამცირებლად, უნდა მივიღოთ ფარდობითი განსხვავება ჩაღრმავების სიღრმეში ძირითადი და წინასწარი (10 კგფ) დატვირთვის გამოყენების მომენტში.
როკველის სიხისტის გაზომვის მეთოდი მოიცავს ფორმულის გამოყენებას: HR=N-(H-h)/s, სადაც სხვაობა H-h აღნიშნავს ჩაღრმავების შეღწევადობის სიღრმეს დატვირთვის ქვეშ (წინასწარი და მთავარი), მნიშვნელობა არის გამოითვლება მმ-ში. N, s არის მუდმივები, ისინი დამოკიდებულია კონკრეტულ მასშტაბზე.
Rockwell სიხისტის ტესტერი
სიხისტე არის მოწყობილობა როკველის მეთოდით ლითონებისა და შენადნობების სიხისტის დასადგენად. ეს არის მოწყობილობა ბრილიანტის კონუსით (ან ბურთით) და მასალა, რომელშიც კონუსი უნდა შევიდეს. ასევე დამაგრებულია წონა დარტყმის ძალის დასარეგულირებლად.
გამოჩნდება დროის მაჩვენებელი. პროცესი ორ ეტაპად მიმდინარეობს: ჯერ დაჭერა ხდება 10 კგფ ძალით, შემდეგ უფრო ძლიერდება. მეტი დაწნეხვისთვის გამოიყენება კონუსი, ნაკლებისთვის ბურთი.
სატესტო მასალა მოთავსებულია ჰორიზონტალურად. ბრილიანტი მასზე ბერკეტით არის დაშვებული. გლუვი დაშვებისთვის მოწყობილობა იყენებს სახელურს ზეთის ამორტიზატორით.
ძირითადი დატვირთვის დრო ჩვეულებრივარის 3-დან 6 წამამდე, მასალის მიხედვით. წინასწარ ჩატვირთვა უნდა შენარჩუნდეს ტესტის შედეგების მიღებამდე.
ინდიკატორის დიდი ისარი მოძრაობს საათის ისრის მიმართულებით და ასახავს ექსპერიმენტის შედეგს.
პრაქტიკაში ყველაზე პოპულარულია როკველის სიხისტის ტესტერის მოდელები:
- სტაციონარული მოწყობილობები "Metrotest" მოდელი "ITR", მაგალითად, "ITR-60/150-M".
- Qness GmbH მოდელი Q150R.
- სტაციონარული ავტომატური მოწყობილობა TIME Group Inc მოდელი TH300.
ტესტის მეთოდოლოგია
კვლევა მოითხოვს ფრთხილად მომზადებას. როკველის მეთოდით ლითონების სიხისტის განსაზღვრისას ნიმუშის ზედაპირი უნდა იყოს სუფთა, ბზარებისა და ქერცლების გარეშე. მნიშვნელოვანია მუდმივად შემოწმდეს, არის თუ არა დატვირთვა მასალის ზედაპირზე პერპენდიკულურად და სტაბილურია თუ არა მაგიდაზე.
კონუსის დაჭერისას ანაბეჭდი უნდა იყოს მინიმუმ 1,5 მმ, ხოლო ბურთის დაჭერისას - 4 მმ-ზე მეტი. ეფექტური გამოთვლებისთვის ნიმუში უნდა იყოს 10-ჯერ უფრო სქელი, ვიდრე ჩაღრმავების სიღრმე ძირითადი დატვირთვის მოხსნის შემდეგ. ასევე, უნდა ჩატარდეს ერთი ნიმუშის მინიმუმ 3 ტესტი, რის შემდეგაც უნდა მოხდეს შედეგების საშუალო შეფასება.
ტესტი ნაბიჯები
იმისთვის, რომ ექსპერიმენტს ჰქონდეს დადებითი შედეგი და მცირე შეცდომა, უნდა დაიცვათ მისი ჩატარების თანმიმდევრობა.
ექსპერიმენტის ეტაპები სიხისტის განსაზღვრის მეთოდითროკველი:
- დასაზღვრეთ მასშტაბის არჩევანი.
- დააინსტალირეთ საჭირო შეწევა და ჩატვირთეთ.
- შეასრულეთ ორი სატესტო (შედეგში არ შედის) ბეჭდვა მოწყობილობის და ნიმუშის დაყენების გამოსასწორებლად.
- მოათავსეთ საცნობარო ბლოკი ინსტრუმენტების მაგიდაზე.
- გამოსცადეთ წინასწარ ჩატვირთვა (10 კგფ) და გადააყენეთ სასწორი.
- მიიტანეთ ძირითადი დატვირთვა, დაელოდეთ მაქსიმალურ შედეგებს.
- ამოიღეთ დატვირთვა და წაიკითხეთ მიღებული მნიშვნელობა ციფერბლატზე.
რეგლამენტი იძლევა ერთი ნიმუშის ტესტირებას მასობრივი პროდუქტების ტესტირებისას.
რაც იმოქმედებს სიზუსტეზე
ნებისმიერი ტესტის ჩატარებისას მნიშვნელოვანია მრავალი ფაქტორის გათვალისწინება. Rockwell-ის სიხისტის გამოვლენას ასევე აქვს საკუთარი მახასიათებლები.
ფაქტორები, რომლებსაც ყურადღება უნდა მიაქციოთ:
- სატესტო ნაწილის სისქე. ექსპერიმენტის წესებით აკრძალულია ნიმუშის გამოყენება, რომელიც ათჯერ აღემატება წვერის შეღწევადობის სიღრმეს. ანუ, თუ შეღწევის სიღრმე არის 0,2 მმ, მაშინ მასალა უნდა იყოს მინიმუმ 2 სმ სისქის.
- ნიმუშზე ანაბეჭდებს შორის მანძილი უნდა იყოს. ის არის სამი დიამეტრის ცენტრებს შორის.
- მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ექსპერიმენტის შედეგების შესაძლო ცვლილება ციფერბლატზე, მკვლევარის პოზიციიდან გამომდინარე. ანუ შედეგის კითხვა უნდა განხორციელდეს ერთი კუთხით.
მექანიკური თვისებები ტესტებშიძალა
დააკავშირეთ და შეისწავლეთ მასალების სიმტკიცის მახასიათებლები და სიხისტის ტესტირების შედეგები როკველის სიხისტის მეთოდით მიღებულ იქნა მასალების მეცნიერების მიერ, როგორიცაა დავიდენკოვი N. N., Markovets M. P. და სხვები.
ჩაღრმავების სიხისტის ტესტის შედეგების მიხედვით, გამოიყენება წევის სიძლიერის გამოთვლის მეთოდები. ეს კავშირი გამოითვლება მაღალი ქრომის უჟანგავი ფოლადებისთვის, რომლებმაც გაიარეს მრავალი სითბოს დამუშავება. გადახრის საშუალო მნიშვნელობა, ალმასის ჩაღრმავების გამოყენებისას, იყო მხოლოდ +0,9%.
კვლევა ასევე მიმდინარეობს სიხისტესთან დაკავშირებული მასალების სხვა მექანიკური თვისებების დასადგენად. მაგალითად, დაჭიმვის სიმტკიცე (ან დაჭიმვის სიმტკიცე), ჭეშმარიტი მოტეხილობის წინააღმდეგობა და შედარებითი შეკუმშვა.
სიხისტის განსაზღვრის ალტერნატიული მეთოდები
სიხისტის გაზომვა შესაძლებელია არა მხოლოდ როკველის მეთოდით. განვიხილოთ თითოეული მეთოდის ძირითადი პუნქტები და მათი განსხვავებები. სტატიკური დატვირთვის ტესტი:
- შესწავლის ნიმუშები. როკელის და ვიკერსის მეთოდები შესაძლებელს ხდის შედარებით რბილი და მაღალი სიმტკიცის მასალების გამოცდას. ბრინელის მეთოდი შექმნილია 650 HBW-მდე სიხისტის რბილი ლითონების შესასწავლად. Super-Rockwell მეთოდი საშუალებას იძლევა სიხისტის ტესტირება დაბალ დატვირთვებზე.
- GOSTs. Rockwell მეთოდი შეესაბამება GOST 9013-59, Brinell მეთოდი - 9012-59, Vickers მეთოდი - 2999-75, Shor მეთოდი - GOST 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 5. 868-
- დურომეტრები. Rockwell და Shore მკვლევარების მოწყობილობები მარტივიაგამოყენება და მცირე ზომა. Vickers-ის აღჭურვილობა საშუალებას იძლევა ტესტირება ძალიან თხელ და პატარა ნიმუშებზე.
ექსპერიმენტები დინამიური წნევის ქვეშ ჩატარდა Martel, Poldi მეთოდით, ნიკოლაევის ვერტიკალური ზემოქმედების ტესტერის, შოპერისა და ბაუმანის ზამბარის მოწყობილობის და სხვათა გამოყენებით.
სიხისტის გაზომვა შესაძლებელია ნაკაწრითაც. ასეთი ტესტები ჩატარდა Barb ფაილის, Monters, Hankins, Birbaum მიკროდამახასიათებლის და სხვათა გამოყენებით.
მიუხედავად ნაკლოვანებებისა, როკველის მეთოდი ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში სიხისტის შესამოწმებლად. მისი შესრულება მარტივია, ძირითადად იმის გამო, რომ არ არის საჭირო პრინტის მიკროსკოპის ქვეშ გაზომვა და ზედაპირის გაპრიალება. მაგრამ ამავე დროს, მეთოდი არ არის ისეთი ზუსტი, როგორც ბრინელისა და ვიკერსის შემოთავაზებული კვლევები. სიხისტე, რომელიც იზომება სხვადასხვა გზით, აქვს დამოკიდებულება. ანუ როკველის ეფექტური ერთეულები შეიძლება გარდაიქმნას ბრინელის ერთეულებად. საკანონმდებლო დონეზე არსებობს რეგულაციები, როგორიცაა ASTM E-140, რომლებიც ადარებენ სიხისტის მნიშვნელობებს.
