Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
-
Upload
alin-ionut -
Category
Documents
-
view
329 -
download
1
Transcript of Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
1/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Inregistrarea si prelucrarea imaginilor
incercarilor de duritate
Profesor Coordonator: Studenti:
Paris Adrian Vilcu Cristina Georgiana
Manea Mihaela
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
2/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
1. DURITATE. GENERALITATI
Duritatea este proprietatea mecanica a materialelor ce consta in capacitatea acestora de a
se opune patrunderii din exterior in/pe suprafata acestora a unui corp strain.
Duritatea este proprietatea mecanica de cea mai mare importanta deoarece, in majoritatea
cazurilor, functionarea corecta a unei piese si durata ei de viata de pind de aceasta
proprietate.
Duritatea este principalul factor ce determina rezistenta la uzura a unui material.
Duritatea se poate referi de asemenea la rezistenta materialului la intindere, zgariere,
abraziune sau taiere.
Duritatea nu este o proprietate fundamentala si valoarea sa depinde de limita de curgere,
rezistena mecanica i modulul de elasticitate.
Duritatea materialelor a fost mult timp evaluiata ca propietatea materialelor la zgarieturi
si taieturi. Un ex ar fi materialul B care zgarie materialul C, dar nu si materialul A. In mod
alternativ materialul A zgarie usor materialul B i mai rau materialul C.Duritatea relativa a
mineralelor poate fi evaluata prin referinta la scara lui Mohs ce evalueaza capacitatea
materialelor de a rezista la zgarieturi realizate de catre un alt material. Metode similare de
determinare a duritatii sunt utilizate si astazi.
Metodele uzuale de determinare a duritatii este de a masura adancimea urmei lasata de un
penetrator de o forma geometrica specifica, o anumita perioada de timp si cu o anumita forta.
Beneficiile determinarii duritatii materialelor:
Usoara
Ieftina Rapida
Poate fi aplicata pe probe de diferite dimensiuni si forme
Poate fi efectuata pe loc
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
3/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
2. METODE DE DETERMINARE A DURITATII
Pentru determinarea duritatii unui material exista mai multe metode a caror caracteristica
comuna consta in apasarea unui penetrator pe suprafata piesei careia i se determina duritatea si
masurarea unei marimi ce caracterizeaza amprenta lasata de penetrator.
n funcie de valoarea fortei i dimensiunile penetratorului, duritatea poate fi definita ca
macro-, micro-sau nano-duritate.
Macro-duritatea : Rockwell,Brinell ,Vickers. Forta penetratorului la testele de macroduritate
ia valori de la 50N pana la 30000N.
Micro-duritatea: micro-Vickers, Knoop. Este folosita atunci cand trebuie sa masuram
duritatea suprafetelor sau duritatea in diferite faze a unui material. Penetratorul este reprezentatadintr-o bila mica de diamante, unde forta aplicata asupra bilei este mica de 10 - 1000gf.
Nano-duritatea utilizeaza sarcini de incarcare mici de 1 nano-Newton, uramat de o
masuratoare precisa a dancimii de patrundere a penetratorului.
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
4/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
2.1 DURITATEA BRINELL
Metoda consta in apasarea cu o anumita forta a unei bile de anumit diametru pe suprafata
materialului caruia I se determina duritatea, un anumit timp dat si masurarea diametrului urmei
lasata pe suprafata dupa inlaturarea fortei. Duritatea masurata prin metoda Brinell se calculeaza
cu urmatoarea formula:
HB = 2F/ (3.14D*(D-(D - Di)))
F-forta aplicata asupra bilei [daN]
D-diametrul bilei [mm]
Di-diametrul bilei [mm]
Aceasta metoda se aplica metalelor cu
duritati mai mici de 450HB.
Aparatur i materiale:
Aparatele folosite pentru determinarea duritatii prin metoda Brinell trebuie sa asigure
aplicare fara socuri a sarcinii asupra bilei
pentru a provoca patrunderea acesteia in piesa de
incercat.
Din punct de vedere constructive aparatele
utilizate in practica difera mult in functie de
firma producatoare. In general ele sunt cu ciclu
automat de aplicare si descarcare a asarcinii.
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
5/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Pentru efectuarea ncercrii se utilizeaz un durimetru prevzut cu un cap mobil ce poart
penetratorul i obiectivul . Obiectivul are rolul de a proiecta, cu ajutorul prismelor sau oglinzi ,
imaginea urmei pe ecranul , urma fiind luminat de becul prin obiectivul aparatului. Ecranul este
prevzut cu o scar gradat care permite msurarea diametrului urmei proiectate pe acesta.
Aezarea greutii necesare asigurrii forei de apsare asupra penetratorului se face prin
intermediul butoanelor n dreptul crora este valoarea real a ncrcrii.La aezarea probei pe
masa suport, obiectivul segsete deasupra acesteia permind analiza suprafeei i alegerea
locului n care s se fac determinarea astfel nct dou urme nvecinate s fie la o distan
suficient de mare ntre ele. La pornirea aparatului penetratorul ia locul obiectivului i acioneaz
asupra materialului sub aciunea forei. La terminarea ciclului de penetrare capul mobil
mpreuncu obiectivul se rabat astfel nct urma se va gsi n axa optic a obiectivului. Pe ecran
apare imaginea urmei ce poate fi msurat.Epruvetele i piesele supuse ncercrii trebuies ndeplineasc anumite condiii. Suprafaa lor trebuie s fie curat, lipsit de poriuni oxidate,
plan i sfie prelucrat, n aa fel, nct amprenta s fie vizibil cu uurin pe ecranul aparatului
i s poat fi msurat cu precizie.
Desfurarea lucrrii, prelucrarea i interpretarea rezultatelor
Pentru buna desfurare a lucrrii se parcurg urmtoarele etape:
Se analizeaz piesa sau materialul de ncercat i se apreciaz duritatea acestuia (dac
materialuleste tratat termic sau nu). Dac duritatea probabil este cuprins ntre 450...650 HB se
va folosi un penetrator din carbur de wolfram, iar dac este sub 450 HB se poate folosi un
penetrator cu bil din oel clit;
Se pregtete suprafaa pe care se realizeaz determinarea;
Se stabilesc condiiile de lucru. Pentru aceasta, n funcie de natura materialului se alege gradul
de solicitare i diametrul penetratorului. Pentru materiale moi i de dimensiuni mari se alege
un penetrator cu diametru mare. Cunoscnd gradul de solicitare i diametrul penetratorului,
sarcinade ncrcare se determin din relaia:K=F/D2
Se execut ncercarea;
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
6/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Se msoar diametrul urmei lsate de penetrator, dup dou direcii perpendicular i se face
media msurtorilor;
Se verific dac diametrul mediu al urmei este cuprins ntre 0,250D i 0,6D. Dac nu se
respect aceast condiie se alege un alt penetrator i se recalculeaz fora n condiiileaceluiai grad desolicitare;
Se execut cel puin trei ncercri pentru fiecare pies , iar duritatea final va fi media
duritilor pariale obinute la fiecare dintre aceste msurtori.Duritatea Brinell, pnla 100
HB, se indic cu o precizie de 0,1HB, iar pentru duriti mai marinumai prin cifre ntregi.
Valoarea duritii este urmat de simbolul determinrii HB (cnd s-a utilizat bil din oel).
Dup acest simbol se nscriu trei indici: primul reprezentnd diametrul D al bilei penetrator,
aldoilea sarcina de ncercare, exprimat n daN, iar al treilea timpul de meninere a sarcinii.Astfel, notraia 270 HB (HBW)5/750/15 reprezint valoarea duritii Brinell determinatcu o
bil de o el (carbur
De wolfram) avnd diametrul de 5 mm, sarcina de ncrcare de 750 daN, cu o durat de
meninere de 15secunde. Pentru condiii de determinare cu bila de 10 mm diametru, sarcina de
3000 daN i un timp de meninere de 15 secunde, simbolizarea se face numai prin HB (HBW).
2.2 DURITATEA VICKERS
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
7/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Este o metoda universala de determinare a duritatii, ce consta in apasarea unui penetrator pe
materialul de incercat, cu o fort ace creste lent de la avloarea zero la valoarea maxima.
Penetratorul este confectionat din diamante si are forma piramidal dreapta, cu baza patrata,
avand unghi diedru la varful fetelor opuse ale piramidei de 1360.50.
Duritatea Vickers se exprima prin raportul dintre sarcina de apasare F, in daN si aria A, in
mm2 a suprafetei laterale a urmei produse, urma fiind considerate o piramida dreapta cu diagonal
d in mm avand acelasi unghi la varf ca si penetratorul: HV=F/S=F/(d2/2sin680)=1.8544F/d2.
Sarcina normal de incarcare este de 30kgF, iar durata de mentinere a sarcinii la piesele din otel
este de 10..15s, la metalele neferoase si aliajele lor de 30..35s, iar la metalele moi de 120..125s.
Aparatura si materiale:
ncercarea Vickers difer de ncercarea Brinell numai
prin forma penetratorului i mrimea sarcinilor de ncercare.
De aceea, multe aparate de ncercare a duritii sunt
construite pentru a fi utilizate pentru ambele metode.
Aparatul prezentat n figura 2.42 este susinut de o
coloan1,montat pe o placde baz2, care cuprindei masa
aparatului. n funcie de mrimea piesei de ncercat, aparatul
poate fideplasat pe coloani fixat prin strngere cu ajutorul
toii de mn9. Sarcina se realizeazcu ajutorul manetei 5. La
coborrea acesteia, penetratorul 3 care este sprijinit n partea
superioar cu un arc elicoidalse aeazpe suprafa
a piesei de ncercat. Continund coborrea manetei, aceasta
va aciona, prin intermediul unei piese n partea superioar a arcului tratat din interiorul
cilindrului, exercitnd fora de ncercare care devine nominaln poziia atingerii conului de
protecie 4.
Dup realizarea urmei, aparatul se rotete n jurul coloaneiastfel nct deasupra urmei s
ajung microscopul de msurare cu ocularul i micrometrul ocular . Urma este iluminat de
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
8/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
becul alimentat printr-un transformator nglobat n aparat. Cursa de rotireeste reglat astfel nct
urma s ajung n centrul cmpului vizual almicroscopului. Valoarea diviziunii micrometrului
ocular este de 1m.
Pregtirea suprafeelor pieselor de ncercare trebuie s fie fcut cu o deosebit ateniefolosind, n general, tehnica pregtirii probelor metalografice. E va evita ca n timpul pregtirii
s apar modificri structurale generate de nclziri i ecruisri. Dup prelucrarea suprafeei, n
cazul determinrii de microduritate, se poate face i un tratament cu reactivi pentru evitarea
structurii metalografice
Desfurarea lucrrii, prelucrarea i interpretarea rezultatelor:
Pentru buna desfurare a lucrrii se parcurg urmtoarele etape:
Se pregtete suprafaa piesei sau a materialului la o rugozitate care permite determinarea i
msurarea urmelor n condiii bune. Aceste urme trebuie s aib un contur clar i neafectat de
urmele prelucrrii;
Se stabilete fora cu care se va face ncercarea. Aparatul frecvent utilizat nlaborator
lucreaz cu dou sarcini. O sarcin de 30 daN sau una de 10 daN,cnd ntre conul de protecie i
piuliele reglabile se introduce o aib calibrat;
Se execut ncercarea. Pentru aceasta se aeaz piesa pe masa aparatului, seaduce
microscopul deasupra acesteia i se analizeaz suprafaa pieseistabilindu-se locul n care se
face determinarea. Se deplaseaz sistemul de penetrare deasupra piesei prin rotirea consolei
n jurul coloanei i se execut ncercarea, dup care se revine cu microscopul deasupra
urmei;
Se msoar diagonalele urmei cu ajutorul micrometrului ocular. Pentru aceastase rotete
dispozitivul de msurare pn cnd axa orizontal a scalei devine paralel cu una din
diagonalele urmei de msurat (fig. 2. 43 a). Cu ajutoru unui urub se aduce scala gradat cu
diviziunea 0 tangent la unul dintre colurile urmei (fig. 2. 43 b), iar cu un alt urub micrometric
se aduce fanta deculoare nchis tangent la cellalt col al diagonalei (fig. 2. 43 c). Mrimea
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
9/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
diagonalei este egal cu numrul intervalelor ntregi dintre diviziunile ce sesuprapun peste
urm nmulite cu 100 (m) la care se adaug o valoare n m citit pe tamburul urubului
micrometric. Dup aceasta se msoar, n acelaimod, cealalt diagonal i se face media
valorilor obinute;
Se execut cel puin trei ncercri. Pentru fiecare urm se determin duritatea,din tabele, iar
duritatea final va fi media duritilor pariale obinute la fiecaredintre aceste
msurtori.Duritatea Vickers se indic cu o precizie de 0,1 HV, pentru duriti sub 100HV,
iar pentru duriti mai mari numai prin cifre ntregi. Valoarea duritii este urmat de
simbolul determinrii HV urmat de un prim indice reprezentnd sarcina de ncercare,
exprimat n daN,
i de un aldoilea indice careexprim durata de menineret
a sarcinii de ncercare,
exprimat n secunde. Notaia
290HV 30/15 are urmtoarea
semnificai:290 valoarea
unitii;30 sarcina de
ncercare;15 timpul de
meninere.
2.3 DURITATEA ROCKWELL
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
10/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Spre deosebire de metodele Brinell si Vickers care determina duritatea ca raport intre sarcina
aplicata si suprafata urmei lasata de penetrator, metoda Rockwell consta in determinarea
adancimii urmei lasata de penetrator fata de un plan de referinta conventional ales.
Incercarea se executa prin apasarea unui penetrator in materialul de incercat, in 3 faze.n
prima etap se aplic asupra penetratorului o sarcin iniial F0, dup care dispozitivul de
msurare a adncimii de penetrare se aduce la zero. n a doua etap se aplic suprasarcina
F1.Dup epuizarea curgerii materialului, vizibil la dispozitivul de msurare a adncimii
de ptrundere a penetratorului, manifestat prin oprirea practic complet a micrii acului
indicator, se ndeprteaz suprasarcina F1 i se citete direct adncimea remanent de ptrundere
a penetratorului n material.
n practic, durata de meninere a sarcinii totale de ncercare F = F0+ F1este recomandat
a fi de 15, 30 sau 60 secunde, n funcie de material. Aceasta pentru a se asigura o epuizare
practic complet a deformaiilor locale sub presiunea de contact a penetratorului. Unitatea de
duritate Rokwell corespundeunei adncimi de ptrundere de 0,002 mm pentru metodele obinuite
de determinare a duritii.Deoarece duritatea variaz invers proporional cu adncimea de
ptrundere a penetratorului i pentru ca duritilor crescnde s le corespund valori crescnde,
duritatea Rockwell se definete ca diferena dintre o valoare convenional E i valoarea
adncimii de penetrare. Valoarea convenional E este n funcie de scara utilizat i poate fi de
100 (fig. 2. 44 a) sau de 130 (fig.2.44 b). Aceast diferen se realizeaz, practic, prin folosirea
ca reper zero a gradaiei 100 sau 130 i micarea invers a indicatorului fa de scara gradat.
Duritatea Rockwell se determin deci prin relaia:
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
11/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
HR = E-e,Fig.2.44
In care: e este valoarea adncimii remanente de ptrundere, exprimat n uniti
Rockwell. O unitate Rockwell este egal cu 2m.n funcie de duritatea probabil a materialului
se alege tipul penetratorului. Pentru oeluri clite,oeluri speciale, benzi subiri din oel clit,
metale dure, se utilizeaz ca penetrator un con de diamant cuunghiul la vrf de 120 0,50 i o
rotunjire la vrf de 0,2 0,002 mm. Pentru oeluri carbon obinuite,table, bronzuri, alame
speciale, se alege ca penetrator o bil din oel clit cu diametrul de 1/16, adic D = 1,588 0,004
mm. Duritatea acestei bile trebuie s fie aproximativ 850 HV 10 pentru a nu sedeforma
inadmisibil n cursul ncercrilor.
La alegerea scrii de determinare a duritii se are n vedere c, n principiu, se caut
folosirea sarcinilor mari i a penetratoarelor care asigur o ptrundere mai adnc n material
pentru reducerea ponderii erorilor de msurare. Se ine totui seama de natura pieselor de
ncercat i de limitele adncimiide ptrundere corespunztoare scrilor respective.Grosimea
pieselor trebuie s fie de cel puin 10e, adic de cel puin zece ori adncimea de ptrundere a
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
12/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
penetratorului. Adncimea de penetrare se calculeaz din duritatea Rockwell cu relaiile:e = (100
HR)0,002, pentru scrile cu E = 100;e = (130 HR)0,002, pentru scrile cu E = 130.Pentru
evitarea influenei reciproce a urmelor efectuate cu con de diamant se pstreaz o distan de cel
puin 3 mm ntre urmele nvecinate sau ntre acestea i marginea piesei. La urmele aplicate
cu penetrator bil, distana dintre centrele urmelor nvecinate trebuie s fie de cel puin trei ori
diametrulurmei.La determinarea duritii pieselor cilindrice sausferice cu diametrul mai mic de
25 mm se aplic coreciile din standardul de ncercare a duritii Rockwell pe suprafee curbe
(STAS 8351-81).
Aparatura si materiale:
Aparatele de a duritii Rockwell se
deosebesc deaparatele Brinelli Vickers, att
prin faptul c ncercarea se desfoar n dou
trepte, sarcina iniial i sarcina final,ct i
prin faptul c dispozitivul de msurare face
parte integrant din aparat.Aparatul de msurare a duritii
Rockwell, prezentatn figura 2.45, se compune
din carcasa care conine mecanismul de
ncrcare, format la rndul lui, din prghia de
ncrcare 11, greutile 2, amortizorul 3i arcul
10 pentru realizarea sarcinii iniiale F0. Aceast
sarcin este identic pentru toate scrile de
msurare a duritii Rockwell. Prghia de ncrcare acioneaz asupra penetratorului 8 ghidat de
carcasa 7. Adncimea de penetrare este msurat de comparatorul 9. Piesa de ncercat se aeaz
pe masa 6, care se poate regla n nlime prin roata de mn4, ce acioneazasupra tijei filetate 5.
Pentru determinarea duritii, piesa se aeaz pe masa , mpreun cu aceasta, pn la
atingerea penetratorului, care, la rndul su, ridic prghia i deformeaz arcul 10 (comprim),
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
13/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
pn la realizarea sarcinii iniiale. Sgeata arcului cecorespunde sarcinii iniiale este msurat cu
comparatorul cu cadran i se obine n momentul n careacul indicator mic atinge punctul ro
u de pe cadranul aparatului, iar acul indicator mare ajunge la valoareazero de pe scara neagr
.
Prelucrarea si interpretarea rezultatelor:
Pentru buna desfurare a lucrrii, se parcurg urmtoarele etape:
Se alege metoda de determinare a duritii n funcie de materialul piesei, de caracteristicile
geometrice i dimensionale ale acesteia. Se alege suprafaa care pe care se fac determinrile
i se cur de impuriti;
Se stabilesc condiiile de lucru. Aceasta nseamn c n funcie de metoda de determinare aleasSe stabilete fora total necesar determinrii, tipul penetratorului i scara pe care se va face
citirea duritii. Se pregtete aparatul prin monteaz greutilor corespunztoare forei de
incercare i se fixeaz penetratorul la locul su;
ncercarea propriu-zis const n fixarea piesei pe masa aparatului, aplicarea sarcinii iniiale de
10daN care corespunde aparatului n care acul indicator mic ajunge la punctul rou i cel mare
lavaloarea zero de pe scara neagr, dup care se aplic suprasarcina F1 specific scrii alese.
Aciunea forei asupra penetratorului are loc lent, continuu i fr ocuri datorit unuiamortizor montat pe aparat. Dup oprirea acului indicator mare, se menine penetratorul sub
sarcin nc 15..30 secunde. Se ndeprteaz suprasarcina F1 i se citete direct valoarea duritii pe
scara roie(130 de uniti) sau pe cea neagr(100 de uniti) dup caz;
Se execut cel puin trei ncercri i se stabilete pentru fiecare urm duritatea
corespunztoare.Duritatea final este media duritilor pariale obinute la fiecare dintre aceste
msurtori.
Duritatea Rockwell se indic cu o precizie de 0,5HR. Pentru indicarea duritii se folosete
simbolulHR urmat de o liter corespunztoare ncercrii respective. De exemplu 85 HRB
corespunde unei duriti de 85 uniti Rockwell msurate pe scara B, iar 56 HRC corespunde
unei duriti de 56 unitiRockwell msurate pe scara C.
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
14/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
2.4 DURITATEA POLDI
Metoda de determinare a duritii cu ciocanul Poldi, dei d valori aproximative ale
duritii materialelor, este foarte des folosit datorit rapiditii de execuie i pentru c permite
determinarea duritii pieselor de gabarit mare i a celor aflate n locuri inaccesibile celorlalte
aparte de determinare aduritii.Metoda Poldi este o metod dinamic, deoarece viteza de
aplicare a forelor prin lovire cuciocanul este mare. Aparatele destinate ncercrilor dinamice
sunt uoare, portabile, robuste i permit o manipulare uoar. Folosirea acestora este ngrdit de
precizia mai redus a rezultatelor obinute.La ciocanul Poldi se folosete principiul metodei
Brinell cu deosebirea c amprenta nu se realizeaz n urma aplicrii unei sarcini statice, ci prin
acionarea unei sarcini dinamice. Bila de oel cudiametrul de 10 mm imprimconcomitent dou
urme: una pe piesa de ncercati alta pe o pies etalon,care are o duritate HB e
cunoscut.Comparnd suprafaa amprentei de pe piesa de ncercat cu suprafaa amprentei de pe
bara etalonse determin duritatea HB a piesei. Duritatea celor dou materiale (a barei etalon i a
piesei de ncercat)se poate determina cu una din urmtoarele relaii:
HB = HBe =
;n care: D este diametrul bilei (10 mm);d diametrul urmei lsate pe piesa de ncercat;de
diametrul urmei lsate de bil pe piesa etalon.Fcnd raportul celor dou relaii se obine:
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
15/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
=
,rezult c:
HB
.Deci duritatea piesei de ncercat HB se poate determina pe baza ultimei relaii cunoscnd
duritatea barei etalon i msurnd diametrele urmelor lsate de bil pe cele dou materiale (baraetalon i materialul de ncercat). Pentru simplificare, fiecare aparat este nsoit de o tabel
proprie, n care sunt date valorile duritii piesei de ncercat n funcie de diametrul urmelor
lsate de penetrator. n cazul n care se folosete o bar etalon cu duritate diferit de cea pentru
care a fost construit tabelul (201 HB) valorileluate din tabel vor fi corectate cu ajutorul unui
coeficient de corecie K determinat cu relaia:
K=
n care: HBe este duritatea barei etalon folosite;HBtabel duritatea barei etalon pentru care a fost
construit tabelul.Ca urmare, duritatea real a materialului ncercat HB este produsul duritii citit
n tabel, n raport cudiametrul urmelor lsate de penetrator pe cele dou materiale,i coeficientul
de corecie K. Se poate spune c aceast metod de determinare a duritii este:
o metod dinamic, pentru c fora se aplic cu mare vitezprin lovire cu ciocanul;
o metod comparativ, pentru c duritatea se determin n raport cu o bar etalon;
o metod informativ, deoarece rezultatele obinute nu sunt de mare precizie ci ofer doar
informaii asupra duritii materialului ncercat.
Aparate i materiale
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
16/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Ciocanul Poldi este un aparat format dintr-un corp n care se
afl montat piesa de fixare a bilei. Bila este din oel clit
avnd diametrul de 10 mm, este aezat n piesa fiind reinut
de un arc. ninteriorul corpului se gsete percutorul i arcul
spiral. ntre bil i percutor se introduce bara etalon care va fi
apsat i fixat cu ajutorul arcului spiral prin intermediul
percutorului
.Aparatul de msur a diametrelor amprentelor este o lup
montat ntr-un corp care are la partea inferioar o scal gradat
n zecimi demilimetru. Epruvetele i piesele de ncercat trebuie
s ndeplineasc condiiile pentru piesele si epruvetele destinate ncercrii de duritate dupmetoda Brinell.
Desfurarea lucrrii, prelucrarea i interpretarea rezultatelor
Pentru buna desf urare a lucrrii se parcurg urmtoarele etape:
Se examineaz aspectul exterior al piesei destinate msurrii duritii i se pregtete n
acest scop prin curire i ajustare
Se introduce bara etalon n locaul dintre bil i percutor
Aparatul se aeaz cu bila perpendicular pe suprafaa pregtita a materialului de ncercatSe aplic, cu un ciocan de mn ce are o greutate de aproximativ 300 g, o lovitur asupra
percutorului, n aa fel nct s se obin o urm pe piesa de ncercat de aproximativ
4,2mm .Aceast valoare este rezultatul mediei aritmetice dintre 0,25Di 0,6D din condiia
impus duritii Brinell. Lovitura trebuie s fie scurt i bine dirijat pentru a evita apariia
loviturilor duble care pot deturna rezultatele
Se msoar, cu ajutorul lupei, diametrul cercurilor de baza urmelor lsate de bil pe piesa
de ncercat i pe bara etalon. Fiecare urm va fi msurat dup dou diametre perpendiculare
dup care se face media acestor dou valori.
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
17/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
2.5 MICRODURITATEA
Metodele de determinare a duritatii se refera la sarcini de incarcare ce nu depasesc 1kgF.
Penetratorul este fie piramida utilizata la metoda Vickers sau la Knoop. Metoda este
asemanatoare cu Metoda de determinare a duritatii Vickers exceptand faptul ca totul se face la
scara microscopic deci cu o mai mare precizie a instrumentelor.
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
18/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Duritatea knoop
Incercarea se executa prin apasarea unui penetrator-piramida
din diamante cu unghiul la varf de 130 sau 17030.
Metoda de determinare a duritatii Knoop este recomandata in
special pentru materialele moi si subtiri deoarece adncimes de
patrundere a penetratorului este foarte mica(aprx 1/30din lungime).
Sarcina normal de incarcare ia valori, de obicei intre 10 gf - 1000gf.
Duritatea Knoop se calculeaza dupa formula:
K HN= F/CL
unde
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
19/27
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
20/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
De asemenea se poate determina si duritatea materialelor plastic.
Determinarea duritii materialelor plastice se face, fie prin penetraie (metoda SHORE,
SRISO868-95 scrile A i D), fie prin creterea sensibila adncimii de ptrundere sub aciunea
unei sarcini(metoda Rockwell).Metoda SHORE Ai D se refer la determinarea duritii prin
penetraie a materialelor plastice cuajutorul durimetrului SHORE, conform SR ISO 868-95.
Pentru materialele plastice moi se utilizeaz durimetrul SHORE tip A, iar pentru materialele
plastice rigide, durimetrul SHORE tip D.Aceast metod permite, fie msurarea penetraiei
iniiale, fie msurarea penetraiei dup o perioad de timp stabilit. Penetraia se exprim
n uniti gravitaionale, specifice acestor aparate, numitegrade SHORE A, respectiv grade
SHORE D. Datorit faptului c metoda este empiric nu se poate stabilio relaie simpl ntre
duritatea prin penetraie i proprietile fundamentale ale materialului.Metoda de determinare a
duritii SHORE A se bazeaz pe msurarea penetraiei n materialul plastic a unui vrf deptrundere ce are forma unui trunchi de con sub aciunea unei fore determinate deun arc.
ncercarea se desfoar n condiii determinate.
O alta metoda de determinare a duritatii este metoda Scleroscope ce consta din caderea
unui ciocan armat cu diamante, ce cade in interiorul unui tub din sticla sub actiunea propriei
greutati de la o inaltime fixate, pe proba de studiat. Aceasta metoda determina duritatea din
punctual de vedere al elasticitatii materialului. Avantajele acestei metode consta in faptul lasa peurme pe materialul de incercat si in faptul ca este foarte portabila.
Duroscopul este un instrument popular utilizat pentru determinarea duritatii materialelor din
cauciuc, sau asemanatoare cauciucului. Acesta functioneaza destul de simplu: materialul este
supus la o anumita presiune ce se exercita de catre un arc calibrat la un penetrator, ce poate fi un
con sau o sfera si un dispozitiv ce masoara adancimea de patrundere a penetratorului.
3. CONVERSIA DURITATII
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
21/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Conversia dintre diferitele metode de duritate nu poate fi efectuata exact matematic pentru o
gama larga de materiael. Sarcini diferite, forme geometrice variate ale penetratorilor,
neomogenitatile probelor, proprietatile elastic si termice complica aceasta problema. Toate
tabelele i graficele ar trebui s fie considerate ca fiind echivalente aproximative, n special
atunci cnd conversia se face la o metod sau scar, care este nu este posibil, din punct de
vedere fizic pentru materialul testat i, prin urmare, nu pot fi verificate. Alt exemplu ar fi
conversia HV/10 sau HR-15N valoare pe un strat subire la echivalentul lui HRC.
Pentru a facilita si pentru a realiza conversia mai rapida si exacta intre diferitele tipuri de
duritati, au fost create softuri speciale.Insa, aceste programe prezinta si dezavantaje, ele putand fi
utilizate doar pentru anumite tipuri de materiale.
Un exemplu de astfel de soft este Uconeer care poate fi utilizat doar pentru otel.
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
22/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
4. VIZUALIZAREA IMAGINILOR DURITATII
Pentru o precizie mai mare in determinarea duritatii, au fost create aparate din ce in ce
mai performante care au softuri incorporate cu ajutorul carora se pot vizualiza si determina intr-
un mod cat mai exact duritatea materialelor.
Un astfel de aparat este Clemex CMT.HD, ce permite o vizualizare in detaliu a
matrerialului a carui duritate trebuie determinata.Acesta reda imaginea completa a probei si
totodata focalizeaza si masoara automat, oferind o precizie mai mare a rezultatelor.
Utilizarea aparatului:
1. Se pozitioneaza proba pe suport si cu un singur click se obtine o imagine vazuta la
dimensiunile dorite a probei sau a unei parti din aceasta
2. Aparatul actioneaza dupa tipare predefinite, focalizand, masurand si generand datele
dorite in mod automat
3. Rezultatele sunt afisate sub forma de graphic sau table
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
23/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
5.ANEXE
.
Diagrama relatiilor intre duritati
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
24/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Diagrama de conversie a duritatilor Rockwell si Vickers
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
25/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Diagrama de conversie a duritatilor Vickers si Brinell
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
26/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala
Diagrama de conversie a duritatii Vickers pentru metale usoare
-
7/28/2019 Inregistrarea Si Prelucrarea Imaginilor Incercarilor de Duritate
27/27
Universitatea Politehnica, BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala