Villamosipari anyagismeret Mechanikai mérések Fémek keménységének vizsgálata 1. Brinell-féle keménységmérés A mérést minden hallgató egyedül végzi! A mérés lépései: 1.
A próbatestet a keménységmérő asztalára helyezzük,
2.
A keménységmérő asztalát a forgatótárcsával megemeljük annyira, hogy a mérőóra kismutatója a következő jelzésig mozduljon el,
3.
Majd a terhelést a berendezés jobb oldalán található kar lefelé mozgatásával a próbatestre adjuk. A terhelés (187,5 kp), 1840 N, mely a mozgató karnál leolvasható (a kp-ban mért terhelés!),
4.
A terhelést 30 sec-ig a próbatestre adjuk,
5.
A szükséges idő után az asztalt a próbatesttel együtt lesüllyesztjük, eltávolítjuk a nyomószerszámtól,
6.
A próbatestet elvesszük a mérőberendezés asztaláról és kézimikroszkóppal megmérjük a lenyomat átmérőjét: a.
A mikroszkóp trafóját bekapcsoljuk, ekkor a megvilágító izzó világít,
b.
A mikroszkóp keresőablakát a próbatesten található lenyomatra helyezzük,
c.
A mikroszkópban található skála 0-vonalát a lenyomathoz érintjük a mikroszkóp mozgatásával és a skálán leolvassuk a megfelelő értéket (a skálán egy osztás 0,1 mm).
A Brinell-féle keménység értéke a nyomóerő és a lenyomat felületének hányadosa: HB =
ahol:
2 ⋅ 0,102 ⋅ F Dπ ⋅ D − D 2 − d 2
F= 1840 N, a terhelő erő, D= 2,5 mm a nyomószerszám, az acélgolyó átmérője, d a lenyomat átmérője.
A keménységet mértékegység nélküli számnak kell tekinteni. A fémek Brinell- keménységét számértékével, HB jellel kell jelölni és ki kell egészíteni a vizsgálat jellemzőit meghatározó számértékekkel, melyeket egymástól törtvonallal választunk el és a következő sorrendben tüntetjük fel: - golyó átmérője mm-ben, - vizsgálati terhelés kp-ban, ill. a N-ban mért érték 0,102-szerese, - terhelési idő sec-ban.
Pl.: 185 HB 5/750/20 = a 185 HB értéket 5mm-es golyóátmérővel mérve, ~7500 N (750 kp) vizsgálati terheléssel és 20 másodperc terhelési idő mellett kaptuk.
2. Rockwell-féle keménységmérés A mérést minden hallgató egyedül végzi! A mérés menete csak kissé tér el a Brinell-féle keménységmérés menetétől. Itt a lenyomat készítő szerszám ugyancsak egy acélgolyó, de a keménység értéke a szerszám elmozdulásából számítható, ill. a mérőóra közvetlenül a keménységértékét mutatja, tehát azonnal leolvasható, valamint a terhelés két részből tevődik össze, egy 98 N előterhelésből és 1373 N főterhelésből. A leírásban csak az előzőtől való eltéréseket részletezzük. A mérés lépései: 1.
A próbatestet a mérőberendezés asztalára helyezzük,
2.
Az asztalt megemeljük addig, míg a mérőóra kismutatója a piros jelzésig nem ér,
3.
A mérőóra skálájának forgatásával a nagymutatóhoz állítjuk a skála „0” pontját,
4.
Ráadjuk a terhelést,
5.
Addig várunk, míg a műszer nagymutatója meg nem áll, itt a C skálán olvassuk le a HRB értékét,
6.
Levesszük a terhelést a kar felfelé mozgatásával,
7.
A berendezés asztalát lesüllyesztjük,
8.
Kivesszük a próbatestet.
3. Szakítódiagram felvétele A szakítódiagram felvételét egy mérőcsoport közösen végzi el, de a számításokat egyénenként kell elkészíteni! A szakítódiagram felvételéhez a szabványos próbatestet elő kell készíteni! 1. A kapott Al lemezt satuba fogva reszelő segítségével a rajzon megadott méretű és alakú próbatestet alakítjuk ki:
l0 A méretek meghatározásához a következő összefüggéseket
a A0
használjuk:
b
Vizsgálat előtt: l 0 = k A0 = 5,65 a.b l c = l 0 + 1,5 A0
Lc l1
2. Az l0 ,lc hossz értékeket a próbatesten bejelöljük egy tolómérő és karctű segítségével, 3. A szakítógépre felfogjuk a méretre vágott mm-papírt, 4. Beállítjuk a szakítógép mérőórájának mutatóit „0”-ra és a diagramrajzoló irónt a papírhoz érintjük (a mm-papírra helyezzük), 5. A próbatestet a mérőberendezés pofái közé fogjuk (a próbatest befogását az oktatóval ellenőriztetni kell!), 6. Az indítókar lefelé mozgatásával elkezdjük a próbatest szakítását, 7. A fekete mutató a pillanatnyi terhelést mutatja,a piros mutató a legmagasabb terhelésnél megáll (ez egy passzív, un. vonszolt mutató), az értékeket a felrakott ellensúlyok segítségével meghatározott skáláról olvashatjuk le, az egyenletes nyúlás szakászának végén leolvassuk a skálán Fe értékét, a maximális erőt (Fm) a piros mutató mutatja, a szakadás pillanatában mért erőt (Fc) ugyancsak a skálán a fekete mutató segítségével olvashatjuk le (Figyelem: A szakadás hangjelenséggel jár! Ennek ellenére figyelni kell a mutató állását!)
Vizsgálat után: A feszültség értékek:
Folyáshatár:
Szakítószilárdság:
Fajlagos nyúlás:
Kontrakció:
Kontrakciós feszültség:
Ellenőrző kérdések 1. A Brinell és a Rockwell keménységmérés miben különbözik egymástól? Legalább két eltérést soroljon fel és részletezzen! 2. Mi a mértékegysége a HB értéknek? Mi a mértékegysége a HV értéknek? 3. A Brinell keménység megadásánál milyen jellemző mennyiségeket kell még megadni a keménység pontos meghatározásához? 4. Állítsa sorba növekvő értékek szerint a szakítószilárdság, folyáshatár, kontrakciós feszültség értékeit, alumínium próbatest esetén! 5. A szakítógép által lerajzolt diagram a terhelést minek a függvényében ábrázolja?
6. A szakítógép mely fizikai jellemzőt tartja állandó értéken a kísérlet elvégzése során?
Jegyzőkönyv Mérést végezte:
Mechanikai mérések
…………………………………… ……… (név,
Gyakorlatvezető:
Mérés ideje:
neptun kód, Érdemjegy:
1. Brinell keménységmérés A mérés összeállítása:
(rajz) A mérés menetének rövid leírása:
(szöveges leírás) A mérés során alkalmazott eszközök: Sorsz. 1. 2. 3.
Megnevezés
Eszköz típusa
Mért értékek, a mérés kiértékelése: Kiindulási adatok:
Mérési adat: Mérés kiértékelése:
Próbatest jele: D (golyó átmérő): F (vizsgálati terhelés) értéke N-ban mérve: d (lenyomat átmérője): Brinell keménység értéke:
A mérés kiértékelésekor alkalmazott összefüggések: (alkalmazott összefüggések és a számértékek behelyettesítése)
laborcsoport
2. Rockwell keménységmérés A mérés összeállítása:
(rajz) A mérés menetének rövid leírása:
(szöveges leírás) A mérés során alkalmazott eszközök: Sorsz. 1. 2. 3.
Megnevezés
Eszköz típusa
Mért értékek, a mérés kiértékelése: Kiindulási adatok:
Mérési adat, mérés kiértékelése:
Próbatest jele: A lenyomat készítő szerszám alakja és mérete: F (előterhelés) értéke N-ban mérve: F (vizsgálati terhelés) értéke N-ban mérve: Rockwell keménység értéke:
3. Szakító vizsgálat A mérendő alkatrész rajza és méretei a vizsgálat előtt:
(méretezett szabadkézi rajz) A mérés összeállítása:
(rajz) A mérés menetének rövid leírása:
(szöveges leírás) A mérés során alkalmazott eszközök: Sorsz. 1. 2. 3.
Megnevezés
Eszköz típusa
Mért értékek, a mérés kiértékelése:
Kiindulási adatok:
Vizsgálat alatt:
Vizsgálat utáni mért adatok:
A mért adatok alapján számított értékek:
a0 b0 l0 lc A0 Ff Fm Fc au bu lu Au σf σm σc ε ψ
anyag vastagsága anyag szélessége (mérési hossz) (állandó keresztmetszetű szakasz hossza) (kiindulási keresztmetszet) (terhelés a folyáshatáron) (legnagyobb terhelés) (terhelés a szakadáskor) (anyagvastagság a szakadás helyén) (szakadás utáni b0 érték) (l0 megnyúlt értéke) (keresztmetszet a szakadás helyén) (feszültség a folyáshatáron) MPa-ban (szakítószilárdság) MPa-ban (kontrakciós feszültség) MPa-ban (fajlagos nyúlás) %-ban (kontrakció) %-ban
A mérés kiértékelésekor alkalmazott összefüggések: (alkalmazott összefüggések és a számértékek behelyettesítése)
