Incercari de duritate Rockwell

Incercari de duritate Rockwell

Metoda Rockwell

1.Generalitati

Aceasta metoda foloseste un penetrator format dintr-un  con de diamant cu unghiul la varf de 120 s sau o bila din otel calit.Duritatea se determina prin aplicarea unei sarcini initiale F₀ sub actiunea careia penetratorul (conul de diamant) patrunde in piesa la adancimea a ( fig.1.). Dupa aceasta se aduce reperul zero al cadranului comparatorului in dreptul acului indicator (se face etalonarea aparatului de duritate).

In etapa a doua se adauga la sarcina initiala (F₀) si suprasarcina (F₁) ajungandu-se la sarcina totala :

F = F₀ + F₁    [daN]

Penetratorul va patrunde pana la adancimea b.

Viteza de aplicare a suprasarcinii este de aproximativ 1 m/s , iar durata de mentinere de 10÷15 secunde.

Fig. 1. Determinarea duritatii prin metoda Rockwell

In etapa a treia se indeparteaza suprasarcina F₁ si se mentine numai sarcina initiala F₀ . Ca urmare a acestui fapt, conul de diamant va reveni la o adancime C astfel incat

a +c < b

Duritatea Rockwell va fi exprimata prin relatia :

HR =

unde constanta k are valoarea 0,26 pentru bila de otel (HRB) si 0,2 pentru con de diamant (HRC), iar C este marimea in diviziuni a cadranului egala cu 0,02 mm.

Notand  = E si cu = e (marimea in unitati Rockwell a adancimii reale de patrundere), relatia de mai sus se va scrie :

HR = E-e

unde E = 100 diviziuni Rockwell pentru con si E= 130 diviziuni pentru bila.

Ca urmare relatia devine :

HR= 100 -e pentru con de diamant

HR = 130 -e    pentru bila de otel.

Pe scara aparatului de duritate din laborator nu se citeste marimea e ci direct diferenta 100- e (sau 130 -e) , adica duritatea Rockwell.

La metoda Rockwell A se foloseste un con de diamant avand sarcina F₀ = 10 daN, suprasarcina F₁ = 40 daN si sarcina totala F= 50 daN. La metoda Rockwell B se foloseste o bila de otel calit cu D= 1,58 mm, sarcina initiala F₀ = 10 daN, suprasarcina F₁ = 90 daN si sarcina totala F= 100 daN.

La metoda C (HRC- care se face practic in laborator) , se utilizeaza un con de diamant cu sarcina F₀ = 10 daN, suprasarcina F₁= 140 daN si sarcina totala de 150 daN.

Lucrarea de laborator consta in efectuarea incercarilor de duritate prin cele doua metode prezentate pe proba care se pregateste dinainte.

Avand in vedere acest lucru, in cadrul lucrarii se vor folosi utilajele necesare pregatirii probelor pentru incercarile de duritate si aparatele de duritate brinell si Rockwell.

Astfel, pentru desfasurarea lucrarii in conditii normale, aparatele de incercare trebuie sa respecte unele conditii tehnice cum ar fi :

Sa permita aplicarea sarcinii perpendicular pe suprafata plana a probei ;

Sa asigure o crestere lenta si uniforma a sarcinii;

Sa permita mentinerea constanta a sarciniipe durata de timp prescrisa cu o eroare de cel mult ± 1% (timp prescris : 15' , 30' ).

De asemenea proba de incercat va fi pregatita astfel incat sa nu aiba portiuni oxidate, suprafata ei sa fie plana , gradul de prelucrare sa permita masurarea urmei cu precizia ceruta.

Piesa de incercare trebuie sa fie asezata pe un suport rigid pentru a se evita orice deplasare a ei in cursul incercarilor.

2.Modul de lucru Metoda Rockwell

Masurarea duritatii in acest caz se va face pe un aparat Rockwell a cari schema cinematica se da in figura 2.

Fig. 2. Aparat Rockwell

Probele de dimensiunile 10 x 30 x50 mm se fac din cel putin trei materiale diferite, astfel incat fiecare student sa aiba o proba.

Se aseaza proba pe masa mobila (2) (are executa o translatie verticala in sus ) a aparatului si se aproprie incet de conul de diamant (3) , apoi se strange incet pana becul semnalizator (de culoare rosie) se stinge. In aceasta faza initiala vem deja aplicata forta initiala (F₀) , iar elecromagnetul cupleaza la mecanism acul indicator (4).

Se apasa pe parghia de declansare (8) care perimte prin aceasta manevra aplicarea suprasarcinii (F₁), prin intermediul parghiilor 6 si 7 , care fara nici o manevra suplimentara dupa aplicare este anulata de mecanismul (9).

La o patrundere corespunzatoare a penetratorului acul indicator de pe cadranul aparatului are o miscare progresiva.

Dupa aceasta se va citi duritatea HRC pe scara C (cu negru pe cadran) a comparatorului montat pe aparat.

Se va masura inca de doua ori pe aceeasi piesa astfel incat sa avem minimum trei masuratori pe o proba.

Pentru evitarea influentei reciproce intre urmele efectuate se va impune ca distanta dintre doua urme sa fie de cel putin 3 mm la penetratorul cu con si de cel putin trei ori mai mare decat diametrul urmei la penetratorul cu bila.

Rezultatele obtinute la masuratori in cazul utilizarii metodei de incercare Brinell se vor concentra intr-un tabel de forma :

Tabelul 1.

Rezultatele obtinute la masuratori prin metoda de incercare Rockwell se concentreaza  in tabelul urmator:

Tabelul 2

Se va verifica daca rezultatele citirilor nu au diferente exagerate si se vor compara cu rezultatele din STAS.

Se vor face aprecieri asupra rezistentei materialului folosind formulele de legatura dintre duritate si rezistenta. Astfel intre valorile duritatii Brinell si rezistenta la rupere prin tractiune statica exista urmatoarele relatii empirice :

R_m≈ 0,33 HB pentru oteluri recoapte;

R_m≈ (0,3..0,4) HB pentru oteluri turnate ;

R_m≈ pentru fontele cenusii;

R_m ≈ 0,09 HB pentru aliajele turnate;

R_m≈ 0,38 HB pentru aliajele din aluminiu turnate.

Se vor compara rezultatele obtinute prin cele doua metode prin tabelul de corespondenta conform STAS 883-49.