Vežba 1 – Određivanje tvrdoće dinamičkim dejstvom sile

Tvrdoća predstavlja mehaničko svojstvo materijala, a definiše se kao otpor kojim se neko telo suprotstavlja prodiranju drugog tvrđeg tela u njegovu površinu.
Za određivanje tvrdoće statičkim dejstvom sile primenjuju se 3 metode :
1. Brinelova
2. Vikersova
3. Rokvelova

Ispitivanje tvrdoće po Brinelu (HB)

Tvrdoća, po metodi Brinela, HB, definiše se kao količnik sile utiskivanja F i površine otiske S koju takav utislivač napravi u ispitivanom materijalu. HB=F/S

Uslovi koji treba da budu ispunjeni za primenu metode Brinel su :
sobna temperatura (10-35 °C), površina mora biti čista, odmašćena, obrušena, uzorak mora biti celom površinom oslonjen na čvrsti nosač, rastojanje centra otiska od ivice uzorka ne sme iznositi manje od 2,5d, a rastojanje između dva susedna otiska ne sme biti manje od 4d.

Utiskivač je u obliku kuglice dimenzija D=10; 5; 2.5 (mm)
Materijal utiskivača je čelik.
Vreme utiskivanja 10-15 s
Materijali koji se ispituju su uglavnom meki materijali.

Ispitivanje tvrdiće po Vikersu (HV)

Tvrdoća, po metodi Vikers, HV, definiše se kao količnik sile utiskivanja F i površine otiske S koju takav utislivač napravi u ispitivanom materijalu. HV=F/S.
Uslovi koji treba da budu ispunjeni za primenu metode Vikers :
sobna temperatura (10-35 °C), površina mora biti čista, odmašćena, obrušena, uzorak mora biti celom površinom oslonjen na čvrsti nosač, rastojanje centra otiska od ivice uzorka mora biti 2,5 puta veće od srednje vrednosti dužine dijagonale otiska, rastojanje između centra dva susedna otiska mora da bude najmanje 3 puta veće od srednje vrednosti dužine dijagonale otiskao kod čelika, bakra i legure bakra, odnosno najmanje 6 puta veće kad je uzorak od lakih metala, oloca, kalaja i drugih legura.

Utiskivač je u obliku kvadratne piramide sa kvadratnom osnovom i utvrđenim uglom između naspranih strana na vrhu 136°.
Materijal utiskivača je dijamant.
Vreme utiskivanja 10-15 s
Svi materijali se ispituju i tanki limovi, čak i sferne površi.

 

Ispitivanje tvrdoće po Rokvelu (HRB, HRC)

Tvrdoća po metodi Rokvel definiše se nepovratnom dubinom otiska koju načini utiskivač na površini uzorka ispitivanog materijala.

Kao utiskivač se koriste dijamantski konus (HRC) i čelična kuglica (HRB)
Konus (HRC) sa utvrđenim uglom između naspranih strana na vrhu 120°.
Kuglica (HRB) je dimenizije 1,587 mm.
Materijal utiskivača HRC je dijamant, a materijal utiskivača HRB je čelik
Vreme utiskivanja  za oba utiskivača 4-8 s.
Materijal koji se ispituje (HRB) su meki i vrlo meki, materijali koji se ispituju (HRC) su srednje tvrdi, tvrdi i vrlo tvrdi.

Metoda Rokvel, za razliku od za razliku od metoda Vikers i Brinel koji mere površinu otiska, meri trajno nepovratnu dubinu otiska i za razliku od Vikerska i Brinela ima 3 faze utiskivanja.

Dijagram sila – vreme za metodu Rokvel

I faza : zadavanje predopterećenja do dubine ho, ima svrhu da anulira sve neravnine i nečistoće, jer površina ne mora uslovno da bude idealno pripremljena, Fo=100N spada u oblast elastičnih deformacija.

II faza : dodaje se glavno opterećenje F1 koje izaziva plastične deformacije do dubine h1.

III faza : ukida se F1, ostaje Fo, usled promene opterećenja na utiskivaču dolazi do pada vrednosti dubine otiska sa h1 na h2 što je posledica nestanka elastičnog dela deformacije.

Pretvaranje trajne dubine otiska h2 u broj podeoka skale tvrdoće vrši se deljenjem njegove vrednosti sa metričkom vrednošću jednog podeoka (0,002 mm). Dobijena vrednost predstavalja zaostalo povećanje dubine otiska pod dejstvom početne sile, a posle prestanka dejstva glavne sile i označava se sa „e“. Njegova vrednost se određuje na sledeći način :

e=h2/0.002 podeoka skale tvrdoće.

Tvrdoća, po Rokvelu, određena je sledećim izrazom :

HBR = 130 – e za postupak B i
HBC = 100 – e za postupak C.