Đang tải... (xem toàn văn)
Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của kim loại , dưới tác dụng của tải trọng thông qua mũi đâm.Độ cứng là một đặc trưng cơ tính quan trọng của vật liệu. Phương pháp đo độ cứng khác nhau: Phương pháp đâm: dùng 1 tải trọng xác định đặt lên mũi đâm có độ cứng rất cao để mũi đâm tác dụng lên bề mặt mẫu, gây ra biến dạng tại vị trí đâm. Phương pháp nảy lại: dùng để đo độ biến dạng đàn hồi bằng cách thả viên bi từ độ cao xác định lên bề mặt vật liệu. Sau đó, căn cứ vào chiều cao trước và sau khi thả bi mà tính ra số đo độ cứng. Phương pháp đo độ xước: là phương pháp đo khả năng chống lại phá hoại bề mặt của vật liệu. Phương pháp đo độ cứng có ưu điểm: Từ giá trị độ cứng đo được, có thể suy ra độ bền của kim loại dẻo. Mẫu thử không phải chuẩn bị đặc biệt. Không phá hủy mẫu khi thử. Có thể đo được chi tiết rất lớn hoặc rất nhỏ, rất dày hoặc rất mỏng. Dưới đây giới thiệu các phương pháp đo độ cứng thông dụng theo phương pháp đâm. Phương pháp đo độ cứng Brinell : Nguyên lý của phương pháp này là ấn một viên bi bằng thép đã được tôi cứng, lên bề mặt mẫu, dưới tác dụng của tải trọng, trên bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu Nếu gọi tải trọng tác động là P(N), diện tích vết lõm là S(〖mm〗2), thì số đo Brnell được tính bằng biểu thức: Các bi thường dùng có D =10; 5; 2,5 mm và tải trọng tương ứng là 30000; 7500 và 1875N. Lúc này tỉ số PD2 = 300 (tỉ số này bằng 30 khi đơn vị đo là kG). Phương pháp đo độ cứng Rockwell Phương pháp này tiến hành bằng cách ấn mũi đâm kim cương hoặc hợp kim cứng hình côn, có góc ở đỉnh là 1200, hoặc viên bi thép có đường kính 116”, 18”, 14”, 12” lên bề mặt vật liệu. Số đo độ cứng Rockwell được xác định bằng hiệu số chiều sâu. Độ cứng Rockwell C – mũi kim cương, tải trọng 1500N – HRC. Độ cứng Rockwell A – mũi kim cương, tải trọng 600N – HRA. Độ cứng Rockwell B – mũi bi 1,588mm, tải trọng 1000N – HRB. Giá trị độ cứng được tính theo công thức: HR=kh0,02 k là hằng số, khi dùng mũi bi k = 130; mũi kim cương k = 100. h là chiều sâu vết lõm do tải trọng chính tác dụng (mm). Phương pháp đo độ cứng Vicker Phương pháp Vicker về nguyên lý đo giống như phương pháp Brinell, nhưng thay mũi bi bằng mũi kim cương hình tháp, có góc giữa hai mặt bên là 1360. Tải trọng sử dụng P = 50 ÷ 1500N, phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo. Gọi tải trọng là P, diện tích bề mặt vết lõm là S, d là đường chéo ta có: HV=PS=1,854 Pd2 P đo bằng N hoặc kg d: mm
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI TP HCM, THÁNG 03 NĂM 2016 SV: DƯƠNG TUẤN AN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ BÀI ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM : I) Đo xác định thông số độ cứng, độ bền kim loại cần đo Xác định bước, trình tự thang đo độ cứng So sánh sai số lí thuyết thực nghiệm độ cứng Nắm vững nguyên lý đo độ cứng theo phương pháp Brinell, Rockwell Vicker TÓM TẮT LÝ THUYẾT : II) Độ cứng khả chống lại biến dạng dẻo cục kim loại , tác dụng tải trọng thông qua mũi đâm.Độ cứng đặc trưng tính quan trọng vật liệu Phương pháp đo độ cứng khác nhau: - Phương pháp đâm: dùng tải trọng xác định đặt lên mũi đâm có độ cứng cao để mũi đâm tác dụng lên bề mặt mẫu, gây biến dạng vị trí đâm - Phương pháp nảy lại: dùng để đo độ biến dạng đàn hồi cách thả viên bi từ độ cao xác định lên bề mặt vật liệu Sau đó, vào chiều cao trước sau thả bi mà tính số đo độ cứng - Phương pháp đo độ xước: phương pháp đo khả chống lại phá hoại bề mặt vật liệu Phương pháp đo độ cứng có ưu điểm: Từ giá trị độ cứng đo được, suy độ bền kim loại dẻo Mẫu thử chuẩn bị đặc biệt Không phá hủy mẫu thử Có thể đo chi tiết lớn nhỏ, dày mỏng Dưới giới thiệu phương pháp đo độ cứng thông dụng theo phương pháp đâm Phương pháp đo độ cứng Brinell : Nguyên lý phương pháp ấn viên bi thép cứng, lên bề mặt mẫu, tác dụng tải trọng, bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu Nếu gọi tải trọng tác động P(N), diện tích vết lõm S(), số đo Brnell tính biểu thức: SV: DƯƠNG TUẤN AN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Các bi thường dùng có D =10; 5; 2,5 mm tải trọng tương ứng 30000; 7500 1875N Lúc tỉ số P/D2 = 300 (tỉ số 30 đơn vị đo kG) Phương pháp đo độ cứng Rockwell Phương pháp tiến hành cách ấn mũi đâm kim cương hợp kim cứng hình côn, có góc đỉnh 1200, viên bi thép có đường kính 1/16”, 1/8”, 1/4”, 1/2” lên bề mặt vật liệu Số đo độ cứng Rockwell xác định hiệu số chiều sâu Độ cứng Rockwell C – mũi kim cương, tải trọng 1500N – HRC Độ cứng Rockwell A – mũi kim cương, tải trọng 600N – HRA Độ cứng Rockwell B – mũi bi 1,588mm, tải trọng 1000N – HRB Giá trị độ cứng tính theo công thức: k số, dùng mũi bi k = 130; mũi kim cương k = 100 h chiều sâu vết lõm tải trọng tác dụng (mm) Phương pháp đo độ cứng Vicker Phương pháp Vicker nguyên lý đo giống phương pháp Brinell, thay mũi bi mũi kim cương hình tháp, có góc hai mặt bên 1360 Tải trọng sử dụng P = 50 ÷ 1500N, phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo Gọi tải trọng P, diện tích bề mặt vết lõm S, d đường chéo ta có: P đo N kg d: mm SV: DƯƠNG TUẤN AN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ NỘI DUNG THÍ NGHIỆM : III) 1) Nhận phôi chuẩn bị: Tiến hành mài nhẵn mặt cần đo độ cứng mài sơ mặt lại - 2) Thực hành : - Tiến hành đo HRA máy đo (số 1) lần lấy giá trị trung bình 3) Thao tác thực hành: Đo HRA: - - Đặt phôi lên Đế đặt phôi, Quay tay quay củng chiều kim đồng hồ nâng lên cho phôi chạm vào mũi đo Tiếp tục quay lên Kim nhỏ bắt đầu quay cho kim nhỏ quay sang điểm màu đỏ ngừng lại Xoay mặt đồng hồ xoa cho kim lớn C-B Ấn nút Start vào chờ máy đo 10s Sau đồng hồ thời gian đếm trở lại 10 phát tiếng “Bíp”, đọc giá trị HRA Quay ngược Tay quay lại để lấy phôi tiếp tục đo vị trí khác cho đủ lần đo Sau Lấy giá trị trung bình so sánh với 60 > 60 => tiến hành đo HRC lần Đo HRC: - Đặt phôi lên Đế đặt phôi, - Vặn núm điều chỉnh lực, thay đổi chế độ đo 980 - Quay tay quay củng chiều kim đồng hồ nâng lên cho phôi chạm vào mũi đo Tiếp tục quay lên Kim nhỏ bắt đầu quay cho kim nhỏ quay sang điểm màu đỏ ngừng lại Xoay mặt đồng hồ xoa cho kim lớn C-B Ấn nút Start vào chờ máy đo 10s Sau đồng hồ thời gian đếm trở lại 10 phát tiếng “Bíp”, đọc giá trị HRC Quay ngược Tay quay lại để lấy phôi tiếp tục đo vị trí khác cho đủ lần đo Đo HV máy đo số - Đặt phôi lên đế để phôi - Quay Tay quay chiều kim đồng hồ để phôi lên chạm vào mũi đo, tiếp tục quay sau cho thước mặt hiển thị di chuyển đến cuối thước - Hạ nhẹ nhàng cần lực đến hết cần lực chờ khoản 10s sau nâng cần lực lên nhẹ nhàng SV: DƯƠNG TUẤN AN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Quay Tay quay ngược lại để lấy phôi Lưu ý điểm vừa đo, lấy viết đánh dấu lại vị trí lỗ vừa đo Tương tự đo lần - Đem lỗ đo kính quang xác định chiều dài đường chéo D HV đường kính lõm D HB lỗ lại đo kính hiển vi SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC : IV) - HRA Đầu tiên đo HRA máy đo HRA lần trước tính kết hợp tra bảng xác định HV theo lý thuyết Xét thấy giá trị đo HRA>60, ta tiếp tục đo HRC lần máy đo HRC HV lần máy đo HV Tiếp đến tính HV BẢNG 1: SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC HV V) LẦN LẦN LẦN TRUNG BÌNH HRA 82 82 83 82,33 HRC 65 63 64 64 ĐƯỜNG CHÉO LỖ LỖ LỖ D1 0,54 0,575 0,497 D2 0,465 0,570 0,492 XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO : Khi có số liệu lần đo HRA tính trung bình ta thấy >60, nên ta chọn thang HRC đo tiếp lần, ta tính trung bình điền giá trị tính vào cột “TRUNG BÌNH” Tương tự với giá trị đường chéo bước đo HV, tính giá trị HV trung bình đường chéo D1, D2 ứng với lần điền vào bảng SV: DƯƠNG TUẤN AN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Ta áp dụng công thức (phần lí thuyết) để tính HV thực tế lần đo, ta giá trị độ cứng HV thực tế lần đo, cuối tính trung bình HV theo yêu cầu báo cáo Cuối tính sai số HV lí thuyết trung bình thực tế Tra bảng: Chứng minh : - Áp dụng công thức nội suy Vì sai số máy đo = 0,8 Ta có : HRA = 82,33 + 0,8 = 83,13 - Suy : HV = (790-780) + 780 HV = Tính toán HV/HB: Bảng : Tra HRV HV Chứng minh : - Áp dụng công thức nội suy Vì sai số máy đo = 0,8 Ta có : HRA = 82,33 + 0,8 = 83,13 - Suy : HRC = (63,7-63,4) + 63,4 HRC = Tính phần trăm sai số thực tế lý thuyết: Vì HRCthực tế = HRC đo + Sai số máy đo = 64 + 0,8 =64,8 Sai số : = 100% SV: DƯƠNG TUẤN AN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ = 100% = 2,14% Tính toán HV/HB 1,854 = 1,854 = 734,239 1,854 = 1,854 = 565,66 1,854 = 1,854 =758,188 = 686,029 Tính phần trăm sai số thực tế lý thuyết: Sai số : = 100% = 100% = 12,22% VI) NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN : Từ kết đo ta nhận thấy kết tính toán dựa theo HRA phép đo trực tiếp HV có sai số, sai số không đáng kể chấp nhận - Nguyên nhân sai số có nhiều lý như: + Do thiết bị: thiết bị không xác, mũi đo mòn, rơ… + Do người vận hành: trình đo thước quang học trình dễ gây sai số nhất, việc đo đạt dựa mắt nhìn Ngoài ra, trình vận hành máy đo HV, việc nâng cần, hạ cần không tay, nhịp nhàng ảnh hưởng đến phép đo Bề rộng lỗ đo thay đổi gia tốc Sau buổi thí nghiệm, sinh viên hình dung rõ phương pháp đo độ cứng, biết cách vận hành máy đo SV: DƯƠNG TUẤN AN