книги из ГПНТБ / Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях

вдавливание алмазной

■пирамиды с определением

твердости по величине по­

верхности получаемого отпе­

чатка (способ Виккерса).

сом, указывающим условия измерения в следующем

порядке: диаметр шарика, нагрузка, продолжительность

выдержки. Опытами установлено, что выбор P должен

быть таким, чтобы при испытании имело место соотно­

шение 0,2D<(7≤0,6Zλ Сравнимые результаты твердости по Бринеллю получаются только при P D2 = const, кото­ рые устанавливаются ГОСТ в зависимости от вида ме­

талла (черные, цветные) и интервалов твердости.

Измерение твердости по Роквеллу

(ГОСТ 9013-59) производится наконечником, представ­

ляющим собой алмазный конус с углом при вершине 120°

или закаленный стальной шарик диаметром 1,588 мм,

2Q

вдавливаемым в испытуемое изделие под воздействием

двух последовательно прилагаемых нагрузок — предва­ рительной P0 и общей Р, которая равна сумме Pq и ос­ новной P1 нагрузок (рис. 9). Твердость по Роквеллу HR

измеряется в условных единицах. За единицу твердости

принята величина 0,002 . , соответствующая осевому перемещению наконечни­

ка в направлении дейст­

вия нагрузки.

Числа твердости HR

по шкале А и C выража­

ются по формуле

НР=Ш—е; (7)

по шкале В

(ГОСТ 2999-59) производится вдавливанием в изделие алмазной правильной четырехгранной пирамиды, имею­ щей угол между противоположными гранями при верши­

не, равный 136°, под действием нагрузки Р, приложенной

в течение определенного времени. После удаления нагруз­

21

нагрузки P и продолжительность ее приложения при

условии, если последняя отличается от выдержки на 10—

15 сек для черных металлов и 20—30 сек для цветных,

Для сталей числа твердости по Виккерсу практически

-совпадают с числами твердости по

Бринеллю в интервале значений

145—340 Hb(Hv). Если заменить пирамиду на конус с углом при вершине 136°, то при испытании сталей число твердости «по кону­ су» будет равным Hv [Л. 6] (в

этом случае за d принимается

диаметр конического отпечатка). Для неразрушающих методов определения твердости применя­ ются переносные твердомеры ста­

тического и динамического дейст­

го действия индентор вдавливает-

ся в металл постепенно с равномерным нарастанием

величины нагрузки, а в приборах динамического дейст­

вия индентор вдавливается под действием ударной на­ грузки. В зависимости от типа применяемых твердоме­ ров испытания условно разделяются на статические и

динамические.

7. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПЕРЕНОСНЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Для статического определения твердости металла

в условиях тепловых электростанций применяются при­

боры типа МЭИ-ТЗ, МЭИ-Т5, МЭИ-Т7 конструкции Мос­

ковского энергетического института и переносные твердо-,

меры типа ТПП-10 и ТКП-1, выпускаемые серийно, заво­

дом ЗИП (г. Иваново).

Прибор МЭИ-Т5 -(рис. 11) предназначен для определения харак­

теристик механических свойств методом вдавливания стального за­

22

стола с помощью ходового винта 8 прибор позволяет за один уста*

нов произвести несколько замеров. Для крепления прибора на тру­ бопроводах служит цепной захват 9. В качестве индентора для опре­

деления условного предела текучести σo,2 применяется шарик диа­

метром 10 мм и шарик с диаметром 2,5 мм для определения

твердости Hв и предела прочности. Конструкция прибора позволяет

Рис. 11. Переносный твердомер статическо­

го действия МЭІІ-Т5.

производить измерения 1B основиОхМ на горизонтальных поверхностях

по трехкратному вдавливанию шарика в ближайшие точки. Твер­

дом вдавливания алмазной пирамиды с углом при вершине между

23

отпечатка, измеренных с помощью микроскопа. Прибор позволяет производить измерения на горизонтальных и вертикальных поверхно­

стях деталей (наибольший угол наклона 90°) .,Масса прибора с од­

ним из приспособлений для крепления не более 5 кг. В настоящее

время вместо Прибора ТПП-10 выпускается прибор ТПП-2.

Прибор TK∏-ll предназначен для измерения твердости по мето­

ду вдавливания стального шарика диаметром 1,588 мм или алмазного

конуса-с углом при вершине 120° (по Роквеллу). Прибор позволяет производить измерения на горизонтальных и вертикальных поверхно­ стях деталей !(наибольший угол наклона головки 90°). Постепенное

24

и плавное увеличение нагрузки, прикладываемой к индентору, осу­

ществляется ручным приводом с помощью пружинного механизма,

вмонтированного в измерительную головку. Для крепления головки

прибора в изделиях применяется малая струбцина с испытательным

пространством 100 мм и большая струбцина с испытательным про­ странством 250 мм, а также цепной или магнитный захваты.

Из приборов статического действия, кроме перечис­

ленных, получили распространение приборы ПБ-3, ТШП-1, ТШП-2, ТШП-3, ТШП-075; твердомер Красавце­

ва, в которых используется индентор шаровой формы;

приборы ПП-2, ТПП-1, М-1, М-2 с индентором в виде конуса и пфизмы; КПИ-ВМЖ для определения условной твердости и прочностных характеристик стали. Особен­

ностью всех приборов статического действия является

необходимость их крепления к испытываемому изделию и создание нагрузки па индентор при помощи механиз­

ма, приводимого в действие рукой оператора, что увели­ чивает массу и габариты приборов п усложняет их эксплуатацию.

8. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПЕРЕНОСНЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Приборы динамического (ударного) действия лишены недостатков, которыми обладают статические приборы

(необходимость жесткого крепления на изделии, боль­

шие габариты и масса). Эти приборы позволяют вести измерение в любом пространственном положении и не

требуют приложения больших нагрузок, а значит, могут

быть использованы для измерения твердости на изделиях

любой конфигурации, размеров и в любых производст­

венных условиях. Однако результаты измерения твердо­

сти динамическими методами не всегда находятся в од­ нозначной связи с результатами, полученными при статических методах измерения. На результаты измере­

ний твердости при динамическом приложении нагрузки

к индентору оказывает влияние соотношения масс со-

ударяемых тел, скорость удара, константы пластичности

материалов изделия и эталона. Характер сопротивления

материалов деформированию под воздействием динами­

ческой нагрузки отличается от характера сопротивления

деформированию материалов под воздействием статиче­

ских нагрузок, что снижает точность результатов при ди­

намических испытаниях но сравнению со статическими.

25

Приборы динамического дей­

ствия подразделяются на при­

боры с произвольной и посто­

по Бринеллю определяется путем сравнивания диаметров

отпечатков, полученных на изделии и эталоне. Для ее

вычисления применяется формула

произвольной энергии удара величина и характер нагру­ жения не отвечают стандартным и могут иметь место различия в сочетаниях твердостей эталонов и контроли-

руемых изделий,, а также при изготовлении ¡их из сталей

26

ниц. Точность определения твердости с помощью прибора Польди — Хютте при использовании эталона, изго­ товленного из того же материала, твердость которого

требуется определить, и имеющего твердость, близкую

к этому материалу, составляет ±7%. При несоблюдении этих условий ошибка измерения может достичь 50%

идаже более.

Вприборах с постоянной энергией нагружения удар осуществляется за счет энергии предварительно сжатой

или растянутой пружины. Для измерений твердости в ус­ ловиях электростанций применяются приборы динами­

ческого действия ВПИ-2, ВПИ-ЗК; ТОП-1, КПИ-ВР.

Прибор ВПИ-2 (рис. 14) сконструирован Волгоградским политех­

ническим институтом. Определение твердости производится до спо­

собу одновременного вдавливания стального шарика диаметром 5 мм в эталон и изделие. Фиксированная энергия удара задается с по-

ся с помощью прилагаемых к прибору номограмм или таблиц по известным диаметрам отпечатков на эталоне и изделии, а также фик­ сированной '(паспортной) скорости удара индентора. Размеры при­

бора 236 X 454 X 59 мм, масса 1,8 кг.

Прибор ВПИ-ЗК (рис. '15) сконструирован Волгоградским по­

литехническим институтом. Испытание металла с помощью прибора

производится методом одновременного вдавливания двустороннего

конического индентора с углами при вершине 136° в эталон и изде­

27

лие. Твердость Hv (по Виккерсу) определяется с помощью номо­

грамм или таблиц, прилагаемых к прибору, по 'соотношению диамет­ ров отпечатков, 'полученных при воздействии ударного нагружения

фиксированной энергии. Фиксирование энергии удара осуществляется

гивании пружины с помощью захватов 7. Сброс ударника происхо­

дит при нажиме конического выступа задней крышки на детали

Рис. 16. Конструкция

ударного твердомера

кпи.

щелка.

захватного устройства в момент максимального растяжения пружи­

Прибор КПП (рис. 16) сконструирован Каунасским политехни­

ческим институтом. Испытание металла на твердость с помощью

прибора производится по методу одностороннего динамического вдав­

28

ся Ивановским заводом испытательных приборов. Его отличие от

прибора КПП состоит в том, 'что вместо конусов >(инденторов) с уг­ лами 120° и 160° для определения твердости применяется конус с уг­ лом '13,60 и стальные шарики диаметром 5 и 10 мм. Кроме того,

прибор снабжается тремя пружинами, рассчитанными на разную

энергию удара, для измерения твердости в пределах соответственно

90, 250, 350 H в. В приборе предусмотрена регулировка сжатия пру­

жины. Прибор ТОП-1, как и КПП, тарируется с помощью стан­ дартных мер твердости. Размеры прибора ТОП-1—длина 470 мм, диаметр 60 мм.

Кроме перечисленных приборов ударного действия имеются приборы Баумана, Витмана — Иоффе, Вюста—

Барденгауэра, Пелынского, прибор УП Челябинского

"политехнического института, Бидуромин-40-25 итальян­ ской фирмы Микро, приборы фирмы Шоппер, Руди — Витворт и др.

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ И ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ

При испытании образцов, изготовленных из стали,

на растяжение максимум напряжений σβ соответствует

окончанию равномерной пластической деформации и на­

возрастании степени деформации сначала возрастают,

достигают максимумам потом уменьшаются. Сопоставле­ ния степеней деформаций_ при ι максимальных напряже­ ниях на диаграммах твердости (в координатах, степень

деформации в %, напряжение в кгс/мм2) и растяжения

показывают их близкие значения. Твердость, определен­

29