Incercari de duritate Brinell

Incercari de duritate Brinell

Metoda Brinell

1.Generalitati

Incercarea de duritate BRINELL se aplica pieselor, respectiv metalelor si aliajelor feroase si neferoase cu duritati mai mici de 450 HB.

Aceasta metoda consta in determinarea rezistentei pe care o opune materialul la patrunderea unui penetrator (in cazul de fata bila de otel calit) de diametrul D sub actiunea unei sarcini F care actioneaza un timp dat (Fig1.)

Fig. 1. Determinarea duritatii Brinell

Fig. 2 Determinarea duritatii Brinell

Unde : 1. piesa deincercat; 2. masa mobila; 3. bila.

Diametrul bilei D (este standardizat fiind de 10; 5; 2,5; 2; 1,25; 1; 0,625 mm) se alege in functie de grosimea materialului care trebuie sa fie cel putin de 10 ori mai mare decat adancimea urmei.

Sarcinile folosite pot fi de 20 D²; 10 D²; 2,5 D²; 1,25D²; 1D²; =,5 D² [daN] in functie de natura materialului.

Exemplu: pentru otel se foloseste F= 3000 daN, iar pentru aliaje antifrictiune cu baza de SnSb F= 250 daN.

Duritatea BRINELL se noteaza cu HB (H- hardness= duritate in limga engleza; B= Brinell) si reprezinta raportul dintre sarcina aplicata F si aria calotei sferice lasata de bila in materialul de incercat

HB= forta de apasare__ =

aria calotei sferice

Duritatea Brinell se simbolizeaza prin HB/5/750/15

Unde

HB= duritate Brinell

= diametrul bilei utilizate [mm]

=sarcina care actioneaza asupra penetratorului [daN]

= timpul de aplicare al sarcinii (sec.)

2.Modul de lucru Metoda Brinell

Aparatul pentru masurarea duritatii brinell a carui schema cinematica este data in   figura 3., are un domeniu de sarcina cuprins intre 3000 daN (valoarea maxima) si 187, 5 daN (valoarea minima). De asemenea exista posibilitatea reglarii duratei de actionare (15 a; 30s).

Probele cu care studentii vor face incercari au   dimensiunile 10 x 30 x 50 mm si se confectioneaza din materiale diferite, astfel incat sa existe o proba la trei studenti.

Fig. 3 Determinarea duritatii Brinell

Unde : 1. piesa deincercat; 2. masa mobila; 3. bila.

Pentru determinarea ariei sferice (S) se va folosi relatia :

S= Л.D.h si fig. 1.

Rezulta deci ca :

O'A = h (necunoscuta problemei)

BC = d ( diametrul calotei sferice lasata de bila in material )

Iar

OA = R (raza bilei din otel calit)

OO^T2= R²- r² din triunghiul dreptunghic OO'C.

OO^T = R- h

Inlocuindu-l pe OO' din prima relatie in a doua rezulta :

h = R-

adica relatia lui h in functie de raza bilei (R) si a urmei (r).

h = mm relatia de diametre

Deci aria calotei sferice va fi S= Л .D.h = Л

Si in acest caz duritate Brinell este :

HB = =  

Diametrul bilei se alege in functie de grosimea materialului, bilele folosite in practica au diametrele de 10; 5; 2,5 ; 2; 1,25; 1; 0,625 mm. In Romania sunt standardizate bilele cu diametrul de 10; 5; 2,5 mm.

Cunoscand sarcina (indicata pe aparatul de duritate) diametrul bilei si diametrul urmei, duritatea poate fi stabilita cu ajutorul relatiei de mai sus,insa pentru a evita aceste calcule, in laborator se utilizeaza tabele speciale din care rezulta direct duritatea in functie de cele trei marimi.

Pentru inceput se va verifica corecta functionare a aparatului  dupa care se vor alege regimurile de lucru (forta de actionare, diametrul bilei, timpul sau durata de actionare).

Exemplu: F= 3000 daN ; D= 10 mm; t_a= 30 s

Apoi se aseaza piesa de incercat (1) pe masa mobila (2) si se apropie incet bila (3) de locul in care dorim sa facem incercarea. Se continua apropierea piesei de bila, iar dupa atingerea bilei continuam pana ce punctul rosu de pe suportul bilei ajunge in dreptul semnului de pe suportul aparatului.

Inainte de a actiona butonul de pornire a motorului electric (M), care actioneaza asupra greutatilor (4) si pirghiilor (6) si (7), se va face comutarea pe regimul ales de catre studentul care face incercarea ( studentul care a facut incercarea cu F= 3000 daN dupa readucerea aparatului la pozitia initiala il va lasa pe urmatorul sa-si transpuna pe aparat regimul sau  - exemplu : F= 1000 daN; D= 10 mm; t_a= 15s ).

Se va aplica sarcina F prin apasarea butonului de pornire oprire a motorului care are loc automat prin intermediul limitatorului de timp (7) dupa 30'' (sau 15'').

Dupa aceasta se coboara masa cu piese si se citeste diametrul cu ajutorul microscopului Brinell pe doua directii perpendiculare (cu ajutorul unei lupe).

Pentru a avea convingerea ca rezultatul este cel real se repeta incercarea inca de doua ori pe aceeasi piesa la o distanta de 5 d (d= diametrul urmei) intre axa urmelor (din fig.1 se vede ca va trebui respecata conditia b= 5 d ) si se va face media aritmeticaa celor 3 numaratori.