Бринелл бойынша қаттылықты өлшеу

Бринелл бойынша қаттылықты өлшеуді ТШ-2 – типті қаттылықты өлшеу аспабында немесе пресстер сияқты арнаулы аспаптарда орындайды. Өлшеу әдісі белгілі – бір уақат ішінде арнайы күш түсірумен зерттелетін үлгіге D диаметрімен шынықтырылған болатты шарикті ұштықты ендірумен орындайды. Сонан кейін күш түсіруді тоқтатып, соның салдарынан пайда болған ойықтың d диаметрін өлшейді. Стандартқа сәйкесті ұштықтар ретінде 10, 5 және 2,5 мм диаметрімен металды шариктерді қолданады. Шарикті пресстің көмегімен ендіреді.

Сыналатын үлгіні (бөлшекті) пресстің төменгі бөлігіндегі жылжымайтын станинаға орнатылған үстелшеге 1 тазартылған беткі қабатын жоғарыға қарай келтіріп орнатады (4 – сурет). Сермерді 2 қолмен, сыналатын беткі қабатқа шарик енгенше аспап үстелшесін сағат тілімен айналдыра отырып көтереді. Электр қозғалтқышы бар пресстерде сермерді 2 толық айналымы біткенше бұрап, қозғалтқышты 5 қосады. Қозғалтқыш алдымен мойынтұрықт ы алмастырып, штокт ы біртіндеп, үздіксіз күш түсіреді, соның салдарынан мойынтұрықтан шарикке белгілі – бір күшпен 3 басылып енеді. Түсірілетін күш бірнеше уақыт бойы әсер етеді, сыналатын материалдың қаттылығына байланысты шамамен 10-60 секунд, сонан кейін қозғалтқыштың білігі кері жаққа қарай бұралып, сермерді алмастырады да күш түсіруді тоқтады. Қозғалтқыш автоматты түрді толық тоқтағаннан кейін, маховикті сағат тіліне қарсы жаққа қарай бұраумен үстелшені төмен түсіреді және үлгіні шығарып алады.

 

 

4 – сурет. Бринеллдің рычагты аспабының сызбасы

 

Үлгіде сфералық бетінде ойық (лунка) қалады. Ойықтың диаметрін үлкейткіш әйнектің (лупаның)көмегімен өлшейді, оның окулярында бөлгішімен шкаласы бар, оның әрбір бөлімі ондық миллиметр бөлшегіне сәйкесті (5 – сурет). Ойықтың диаметрін 0,05 мм (10 және 5 мм – диаметрмен шарикті ендіруде) дейінгі дәлдікпен екі өзара перпендикулярлы бағытта өлшейді; қаттылықты анықтауда осы өлшенумен алынған шамалардың орташа мәнін алу қажет.

 

 

5 – сурет. Арнайы лупаның көмегімен алынған ойықтың диаметрін өлшеу сызбасы

Бринелл бойынша қаттылықтың (НВ) санын әсер ететін шарикпен түсірілген күштің P алынған таңбаның бетінің ауданына S_таңба қатынасымен анықтайды:

мұнда: Р – шарикке түсірілетін күш, кг;

S – алынған таңбаның бетінің ауданы, мм²;

D – күшпен ендірілетін шариктің диаметрі, мм;

D – алынған таңбаның диаметрі, мм.

2–ші кестеде әртүрлі материалдар үшін қажетті түсірілетін күші мен ұстау уақытына қатысты шариктің диаметріне қатынасы берілген.

 

2 кесте – Әртүрлі материалдар үшін қажетті түсірілетін күші және ұстау уақытына қатысты шариктің диаметрі

 

Үлгі материалының атауы	Шариктің диаметрі, D,мм	Түсірілген күштің шамасы Р, Н (кгс)	Күшті түсіру кезіндегі ұстау уақыты τ, с
Қара металдар	10,0 5,0 2,5	30000 (3000) 7500 (750) 1875 (187,5)
Түсті металдар	10,0 5.0 2,5	10000 (1000) 2500 (250) 625 (62,5)
Пластмассалар	10,0 5,0 2,5	2500 (250) 625 (62,5) 156 (15,6)

 

Бринелл бойынша қаттылықты анықтауда таңдалған шариктің диаметрі D = 10 мм, түсірілген күші Р = 30000 Н (3000 кгс) уақыты τ = 10 сек. болса, қаттылықтың санын былай жазып беруге болады: HB 2000 МПа немесе НВ 200.

Сынаудың басқа шарттарын қолдануда НВ индексін қосымша көрсететін цифрлермен көрсетіп береді: шариктің диаметрі, мм; түсірілген күші, кгс және ұстау уақытының әртүрлі ұзақтығымен, сек. Мысалы, НВ 5/750/30 – 350 – бұл Бринелл бойынша қаттылықты (350) келесі шарттармен алғанын көрсетеді: D = 5 мм, Р = 750кгс, τ = 30 сек.

Бринелл бойынша қаттылықты өлшеуде мыналарды еске алып отыру керек:

1) сыналатын материалдардың қаттылығы НВ 4500 МПа көп болмауы керек,

өйткені оның қаттылығы жоғары болса, шариктің өзі деформацияға ұшырауы мүмкін;

2) қаттылығы өлшенетін үлгіге күш түсіруде толығымен тесіліп қалмау үшін, өлшенетін үлгінің қалыңдығы алынатын таңбаның қалыңдығынан он есе қалыңдау болуы қажет;

3) көрші екі алынатын таңбалардың центрлерінің арасындағы қашықтық төрт таңбаның диаметрінен кем болмауы керек;

4) таңбаның центрі мен үлгінің шеткі бөліктегі бетінің арасындағы қашықтық 2,5 d кем болмауы керек.

Материалдың әрбір үлгісінде нақты дұрыс анықтама алу үшін эксперименттің тұрақты шартымен сынауды кем дегенде үш рет жүргізу қажет.