Статья опубликована в рамках: V Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 22 октября 2012 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Машиностроение

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ УСТАНОВКИ МИКРОСКРЕТЧ-ТЕСТЕР И РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ИНДЕНТИРОВАНИЯ ОБРАБОТАННЫХ ДЕТАЛЕЙ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. V междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5. URL: http://sibac.info/archive/technic/5.pdf (дата обращения: 15.10.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов


ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ УСТАНОВКИ МИКРОСКРЕТЧ-ТЕСТЕР И РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ИНДЕНТИРОВАНИЯ ОБРАБОТАННЫХ ДЕТАЛЕЙ


Чемезов Денис Александрович


магистрант 2 курса, кафедра технологии машиностроения ВлГУ имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, г. Владимир


E-mailden.chemezov2011@yandex.ru


Гусев Владимир Григорьевич


научный руководитель, д-р. тех. наук, профессор ВлГУ имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, г. Владимир


E-mail:  


 


В настоящее время применяют высокоточные измерительные приборы и установки отечественного и зарубежного производства для определения твердости, адгезионных и трибологических свойств различных материалов и анализа полученных результатов.


Установка для измерения физико-механических свойств материалов Микроскретч-тестер (МСТ) фирмы CSM Instruments (Швейцария) позволяет определять микротвердость, модуль упругости (измерительное индентирование), адгезионную прочность и стойкость к царапанию различных материалов.


Измерительная установка представляет собой корпус и микроскоп, установленные на неподвижную опору. Последняя жестко зафиксирована на двух вертикальных колоннах. В держатель образца, представляющий собой по конструкции обыкновенные слесарные тиски с двумя подвижными планками, можно устанавливать и закреплять измеряемые заготовки и детали различной формы. Два моторизованных столика с размерами 120×70 мм перемещают держатель образца по координатным осям Х и Y. Две колонны размещены на интегрированном антивибрационном столе с размерами 600×600 мм, который расположен на компактной платформе.


Вид измерения задается переключением рукоятки на корпусе установки. В качестве исполнительного элемента установки применяется алмазный индентор Виккерса и алмазный индентор Роквелла со следующими геометрическими параметрами: радиус сферы индентора R = 20, 100 и 800  мкм; конус 120º. Индентор вставлен в оправку и крепится в нижней части корпуса установки. Три оптических объектива микроскопа позволяют получить изображение, увеличенное в 200, 800 и 2000 раз с возможностью переноса полученных данных в персональный компьютер.


Основные технические характеристики Микроскретч-тестера (МСТ): диапазон нагрузки — 0,0130 Н; разрешение по нагрузке — 0,3 мН; максимальная сила трения — 30 Н; разрешение по силе трения — 0,3 мН; максимальная длина царапания — 120 мм; скорость царапания — 0,4600 мм/мин; максимальная глубина — 1 мм; разрешение по глубине — 0,3 Нам; время отклика обратной связи — 100 мс.


Возможности модуля микроиндентирования и скретч-тестирования: автоматическое вычисление твердости по Виккерсу, Мартенсу различными методами (Оливера — Фарра, тангенциальный, Мартенса и т. д.) и модуля упругости; измерение зависимости твердости от глубины внедрения индентора; автоматическое создание протоколов измерений (таблицы, графики); функции анализа (среднее и стандартное отклонение). Режимы нагружения индентора: стандартный; расширенный; несколько постоянных циклов; несколько прогрессивных циклов (с линейной нагрузкой, с квадратичной нагрузкой); непрерывный мульти-цикл; синусоидальный; режим износа (одно — и двухсторонний); режим случайного царапания.


Для определения твердости нержавеющей стали 12Х18Н10Т после точения образцов диаметром 5 мм и длиной 28 мм на следующем режиме резания: продольная подача режущего инструмента S = 0,15 мм/об; глубина резания t = 0,5 мм; частота вращения заготовки n = 500 мин-1. Обработанный образец устанавливали на один из торцев и закрепляли по наружной цилиндрической поверхности. Измерительное индентирование выполнялось за четыре цикла вдавливания алмазного индентора в свободную от закрепления торцевую поверхность образца.


Задаваемые параметры индентирования: коэффициент Пуассона — 0,3; нагрузка предварительного контакта — 0,01 Н; частота получения данных — 10,0 Гц; линейная максимальная нагрузка — 20,0 Н; скорость нагрузки — 40,0 Н/мин; скорость разгрузки — 40,0 Н/мин; выдержка времени — 10,0 с. Тип индентора — Виккерс.


Индентирование выполняли по методу Оливера — Фарра, результаты представлены в виде таблицы.


Таблица 1.


Результаты измерительного индентирования обточенных деталей из труднообрабатываемой стали 12Х18Н10Т



Показатели



Номер измерения



Результат



Твердость при вдавливании (HIT), ГПа



1



4,864



2



3,698



3



3,882



4



3,039



среднее



3,871



Твердость по Виккерсу (HV)



1



459,130



2



349,059



3



366,363



4



286,868



среднее



365,355



Модуль индентирования (EIT), ГПа



1



78,359



2



67,631



3



65,608



4



75,962



среднее



71,890



Глубина проникновения (hm), мкм



1



16,426



2



17,707



3



18,168



4



18,557



среднее



17,714


 


При одинаковой нагрузке вдавливания индентора в образец наблюдается небольшое отклонение результатов измерений, что объясняется неоднородной структурой обработанной стали 12Х18Н10Т. Графическое изображение зависимости глубины проникновения от величины нагрузки за заданное время более детально описывает процесс индентирования.


 


Описание: гр


Рисунок 1. График зависимости глубины проникновения индентора от величины нагрузки за заданное время: 1 — глубина проникновения при нагрузочной силе 2; 3 — выдержка времени; 4 — разгрузочная сила; 5 — остаточная деформация после снятия нагрузки


 


График зависимости глубины проникновения индентора от величины нагрузки за заданное время (рис. 1) описывается линейными и нелинейными функциями. При постоянной скорости нагрузочной силы 40,0 Н/мин (кривая 1) за 30 секунд индентор вдавился в поверхность образца на глубину от 0 до 16 мкм (прямая 2). Индентор при максимальной нагрузке 20 Н останавливается и выполняется выдержка времени в течение 10 секунд (горизонтальный отрезок прямой 3). При обратном процессе — разгрузке со скоростью 40,0 Н/мин (прямая 4) наблюдается упругое восстановление образовавшегося отпечатка после индентирования (кривая 5) с глубины проникновения 16,5 мкм до 11 мкм. Таким образом, при внедрении индентора вблизи области контакта создается сложное напряженное состояние, близкое к объемному сжатию, а деформация, распространяющаяся вглубь материала, имеет как упругую (обратимую), так и пластическую (необратимую) составляющие. Благодаря этому при измерительном индентировании можно получить информацию о твердости, модуле Юнга, а также оценить долю упругой составляющей в общей деформации материала образца [1, с. 65].


Многофункциональность измерительной установки Микроскретч-тестер (МСТ) позволяет определять физико-механические свойства материалов, обрабатывать экспериментальные данные различными способами и оформлять протоколы измерений за короткий промежуток времени, что весьма важно для рационального использования времени исследователя.


 


Список литературы:


1.Колмаков А.Г. Методы измерения твердости / А.Г. Колмаков, В.Ф. Терентьев. — М.: Интермет Инжиниринг, 2005. — 150 с.

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Комментарии (5)

# Денис 24.10.2012 17:24
В статье не хватает изображения самой измерительной установки.
# Анжелика 24.10.2012 19:16
Скажите, пожалуйста, а будут ли статьи по адгезионной прочности этой же установки
# Irina 24.10.2012 19:25
Статья хорошая, в полной мере отражает процесс измерения
# Irina 24.10.2012 19:27
Статья хорошая
# Артур 31.10.2012 02:03
May all your dreams come true

Оставить комментарий