Вопрос 1. Начертите схему
прибора Роквелла и укажите:
а) достоинства метода;
б) в каких случаях
производится испытание на этом приборе стальным шариком и алмазным конусом?
в) значение предварительной
и основной нагрузок, кГ (кН);
г) обозначение твердости в
обоих случаях.
 В образец испытуемого
металла вдавливают алмазный конус или стальной шарик и по глубине получаемого
отпечатка определяют твердость.
Твердость по Роквеллу измеряют на приборе (рис. 1),
в нижней части неподвижной станины которого установлен столик 1 для испытуемого
образца. В верхней части станины укреплены индикатор 4, масляный регулятор 5 и
шток 6, в котором устанавливается наконечник с алмазным конусом, имеющим угол в
вершине 120°, или со стальным шариком диаметром 1,59 мм. Индикатор 4 представляет
собой циферблат, на котором нанесены две шкалы (черная и красная) и имеются две
стрелки — большая (указатель твердости), вращающаяся по шкале, и меньшая для
контроля величины предварительного нагружения, сообщаемого вращением маховика
2.
Для измерения твердости подготовленный образец
устанавливают на столике прибора зашлифованной поверхностью кверху. Поворотом
маховика по часовой стрелке столик прибора поднимают таким образом, чтобы наконечник
мог вдавливаться в испытуемую поверхность образца; при дальнейшем подъеме
столика начинают вращаться стрелки на циферблате. Подъем столика, вызывающий
все большее вдавливание наконечника в образец, продолжают до тех пор, пока
малая стрелка не примет вертикального положения, указываемого на циферблате
красной точкой. Это означает, что наконечник вдавился в образец под действием
определенной (так называемой
предварительной) нагрузки, равной 10 кГ. Предварительное нагружение проводят
для того, чтобы исключить влияние упругой деформации и различной степени чистоты
измеряемой поверхности (ее шероховатости) на результаты измерений. Когда образец
получает предварительную нагрузку 10 кГ, большая стрелка на циферблате принимает
вертикальное положение или близкое к нему.
Для точности измерения необходимо, чтобы большая стрелка
указывала на цифру «0» на черной шкале циферблата; если положение большой
стрелки не совпадает точно с цифрой «0», то не меняя величины предварительного
нагружения и, следовательно, не вращая маховик, поворачивают шкалу индикатора (круг
циферблата) таким образом, чтобы цифра «0» на черной шкале циферблата
переместилась и совпала с большой стрелкой.
 Затем освобождают рукоятку 7,
и она плавно перемещается до упора. Такое перемещение рукоятки сообщает
испытуемому образцу через рычаг основную нагрузку. Величина ее определяется
грузом, привешенным к рычагу. Один груз
на рычаге сообщает образцу дополнительную нагрузку 50 кГ, следовательно,
общая нагрузка составит 60 кГ. Два груза
сообщают дополнительную нагрузку 90 кГ, что отвечает общей нагрузке 980 н (100
кГ или 10+90 кГ), и, наконец, три груза
сообщают нагрузку 1370 н (140 кГ), что соответствует общей нагрузке 150 кГ
или 10+140 кГ. На приборе
указана общая нагрузка. При этом нагружении большая стрелка перемещается по циферблату
влево против часовой стрелки. Время приложения основной нагрузки 5-7 сек. Затем
рукоятку прибора плавно переводят в исходное состояние и тем самым
снимают дополнительную нагрузку, но оставляют предварительную.
Большая стрелка перемещается по циферблату по часовой стрелке. Цифра, которую
указывает на шкале циферблата большая стрелка, представляет число твердости по
Роквеллу. Эту цифру записывают и, поворачивая маховик против часовой стрелки,
опускают столик прибора с образцом, снимая тем самым предварительную нагрузку.
Схема приложения и снятия нагрузок приведена на рис. 2.
Этот метод имеет то преимущество по сравнению с
измерением по Бринелю, что
позволяет изменять нагрузку в широких пределах, без изменения значений твердости;
при вдавливании конуса сохраняется закон подобия, а условия деформации под
вершиной конуса с увеличением давления не изменяются.
Измерение твердости по Роквеллу требует меньше
времени (30-60 сек), чем по Бринелю, причем результат измерения виден на шкале
(он указан стрелкой) без лупы. Кроме того, измерение твердости по Роквеллу
оставляет меньший отпечаток на поверхности детали.
Более часто измеряют твердость алмазным конусом с нагрузкой 150 кГ (HRC). Эти измерения проводят:
а) для определения
твердости закаленной или низкоотпущенной стали (с твердостью более 450 НВ),
т.е. в условиях, когда вдавливание стального шарика (по Бринелю или Роквеллу по
шкале В) в твердый материал может вызвать деформацию шарика и искажение
результатов;
б) для
материалов средней твердости (более 230 НВ) как более быстрым способом
определения, оставляющим, кроме того, меньший след на измеряемой
поверхности, чем при испытании по Бринелю;
в) для
определения твердости тонких поверхностных слоев, но толщиной более 0,5 мм (например,
цементованного слоя); применение шарика может вызвать продавливание
поверхностного слоя.
Алмазным
конусом с нагрузкой 60 кг (HRA) твёрдость определяют для очень твердых металлов (более
70 HRC),
например твердых сплавов, когда вдавливание алмазного конуса с большой
нагрузкой может вызвать выкрашивание алмаза, а также для изменения тонких
поверхностных слоев (0,3-0,5 мм) или тонких образцов (пластинок).
Стальным
шариком с нагрузкой 100 кГ (HRB) твердость
определяют для мягкой (отожженной) стали или отожженных цветных сплавов в деталях
или образцах толщиной 0,8-2 мм, т.е. в условиях, когда измерение по Бринелю, выполняемое шариком
большого диаметра, может вызвать смятие образца.
Как видно из описания измерения твёрдости:
- основная нагрузка составляет
10 кГ;
- дополнительная нагрузка
составляет:
§
от одного груза на рычаге — 50 кГ;
§
от двух грузов на рычаге — 90 кГ;
§
от трёх грузов на рычаге — 140 кГ.
Твердости на приборе Роквелла можно измерять:
1) алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кГ; в этом
случае значения твердости характеризуются цифрой, указываемой стрелкой на
черной шкале С циферблата, и обозначаются HRC. Например, 65 HRC означает, что
твердость материала составляет 65 единиц по Роквеллу по шкале С с нагрузкой 150
кГ;
2) алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кГ. В этом
случае значения твердости также характеризуются цифрой, указываемой стрелкой на
черной шкале С циферблата, но обозначаются HRA. Например, 88HRA означает, что
твердость материала составляет 88 единиц с нагрузкой 60 кг. Числа HRA можно
перевести на числа HRC по формуле HRC = 2HRA—104;
3) стальным шариком с общей нагрузкой 100 кГ в этом
случае значения твердости характеризуются цифрой, указываемой стрелкой на
красной шкале В циферблата, и обозначаются HRB. Например, 95HRB означает, что
твердость материала составляет 95 единиц с нагрузкой 100 кГ при вдавливании
стального шарика.
| 
