АЛМАЗНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ
14/03/11 13:37
В настоящее время алмазные инструменты применяются в основном при измерении твердости алмазным конусом и алмазной пирамидой гутем статического вдавливания, алмазным бойком при испытаниях динамическим методом и алмазным кону сом при иСхШтании методом царапания.
Наконечник с алмазным конусом (фиг. 4) состоит из стальной оправки и закрепленного в ней кристалла алмаза, имеющего форму конуса с углом при вершине 120°. Определение твердости наконечником с алмазным конусом производится на при боре типа ТК ^Роквелла). На этом при боре твердость определяется путем статического вдавливания в материал наконечника, армированного стальным закален ным шариком (диаметром 1,588; 3,175 и 6,350 мм), или алмазного конуса с углом 120°. Разность глубин, на которые прони кает наконечник под действием 'Нагрузок, характеризует твердость испытуемого материала. Учитывая большие нагрузки, действующие на алмаз в процессе измерения твердости, для изготовления наконечников используются прозрачные и полупрозрачные целые" кристаллы с плотной структурой. Используются также кристаллы с незначительными включениями, раковинами, сколами, и поверхностными трещинами, расположенными вне рабочей части кристалла на расстоянии не менее */а от вершины. Кристаллы с рыхлей и пластинчатой структурами, стекловидные, а также
кристаллы с трещинами, направленными внутрь* его, или с трещи-тми, расположенными вдоль оси кристалла, применять ие рекомендуется. Указанные дефекты определяются с помощью лупы шестикратного увеличения.
Отбираемые для этих целей кристаллы имеют форму октаэдра или додекаэдра. Используют и кристаллы удлиненной формы t симметричным расположением относительно продольной оси граней кристаллизации, образующих вершину. Вес алмазов может быть в пределах от 0,18 до 0,5 карата, при этом кристаллы весом
от 0,18 до 0,20 карата должны быть без указанных дефектов.
Наконечник с алмазной пирамидой (фиг. 5) также состоит из стальной оправки и закрепленного в ней кристалла алмаза, отшлифованного в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом между гранями 136°30'. Величина угла пирамиды определяется не требованиями, зависящими от физико-механических свойств алмаза, а условием максимального приближения получающихся чисел твердости HD с числами твердости Нв.
В опорной части наконечника имеется резьбовое отверстие, которое служит для закрепления наконечника на приборе. Наконечник с алмазной пирамидой на приборе устанавливается в металлический чехол, который служит не только для защиты алмаза от механических повреждений, но также для установки необходимого зазора между концом промежуточного шпинделя и опорной площадкой.
Определение твердости алмазной пирамидой производят на приборе типа ТП (Виккерса). Метод определения твердости на этом приборе описан в ГОСТе 2999-45. Твердость материалов определяется статическим вдавливанием в образец пирамиды и выражается числом твердости, полученным путем деления величины нагрузки в килограммах на поверхность отпечатка в квадратных миллиметрах. При этом поверхность отпечатка, имеющую форму пирамиды, определяют исходя из средней величины обеих диагоналей его основания.
Форма алмазного наконечника в виде квадратной пирамиды при испытании дает следующие преимущества: 1) отпечатки получаются всегда геометрически подобными, вследствие чего значения твердости для одного и того же материала получаются постоянными и не зависящими от силы вдавливания: 2) отпечатки получаются с резко очерченным контуром, имеющим форму квад-
рата с прямыми, выпуклыми или вогнутыми сторонами, рри этом диагонали квадрата могут быть легко измерены; 3) почти полное совпадение получающихся чисел твердости НD с числами твердости tiB.
Для изготовления наконечников с алмазной пирамидой испояьв зуются такие же по качеству кристаллы алмазов, как и для и акт яечников с алмазным конусом. Однако по форме отбираюр в основном октаэдры с ребрами, сходящимися в одной точке. Вес кристаллов от 0,21 до 0,60 карата.
Наконечник с алмазной пирамидой для измерения микротвердости показан на фиг. 6. Статический метод вдавливания алмазной пирамиды недавно был успешно применен в приборах типа ПМТ-2 и ПМТ-3 для измерения твердости микрообъемов, что позволяет производить измерения твердости отдельных составляющих у структурно неоднородных сплавов. Кроме того, на этих приборах можно измерять твердость весьма тонких ^поверхност-ных слоев, а также твердость мелких и тонких деталей.
В приборах типа ПМТ-2 и ПМТ-3, разработанных Институтом машиноведения АН СССР, измерение микротвердости производится с помощью такой же алмазной пирамиды с углом между гранями 136° при нагрузках от 2 до 200 г.
Для изготовления наконечников к приборам ПМТ-2 и ПМТ-3 используются прозрачные и полупрозразные различного цвета целые кристаллы алмазов с плотной структурой, отвечающие требованиям действующих технических условий на алмазное сырье.
Наконечники с алмазом сферической формы для измерения твердости методом упругого отскока используются на приборах типа Шора различных моделей.
В качестве индентора на приборах типа Шора применяются малогабаритные стальные наконечники, на конце которых закреплен алмаз, имеющий шлифованную сферическую поверхность,
диаметром 2,5 им. Для армирования таких наконечников используют прозрачные и полупрозрачные целые кристаллы с небе пь-шими включениями и раковинами, расположенными вне рабочей части кристалла, на расстоянии не менее половины высоть от рабочей поверхности. Форма кристалла должна быть удлиненной, приближающейся к яйцевидной. Мерой твердости материала при этих испытаниях является Еысота отскока бойка при падении его с постоянной высоты. Эти приборы, основанные на динамическим методе определения твердости, применяют для измерения твердости термически обработанных деталей, однако и для этих целей более надежными являются приборы типа ТК (Роквелла) ] [ди типа ТЛ (Виккерса) [501.
Наконечник с алглазным конусом для измерения твердости пуйм царапания. Определение твердости царапанием состоит в изы Ве-нии величины усилия в граммах, прилагаемого к алмазному к( с углом у вершины 90°. При этом алмазный конус, перемещать по полированной поверхности испытуемого материала, делает черту шириной 10 мк. В процессе испытаний алмазный конус прочерчивает на образце несколько параллельных царапин. Этот метод испытания твердости материалов является наиболее старым. Несмотря на ряд усовершенствований приборов, сделанных за последнее время, процесс измерения тверцости метоцом царапания более трудоемкий по сравнению с описанными выше, вследствие чего испытание этим методом в настоящее время производят сравнительно редко.
Рассмотренные выше конструкции алмазных инструментов для измерения твердости охватывают абсолютное большинство различных типов приборов, используемых на машиностроительных заводах. Однако на некоторых типах опытных отечественных или импортных приборов могут встретиться алмазные наконечники, имеющие и другую фирму рабочей части.
Наконечник с алмазным конусом (фиг. 4) состоит из стальной оправки и закрепленного в ней кристалла алмаза, имеющего форму конуса с углом при вершине 120°. Определение твердости наконечником с алмазным конусом производится на при боре типа ТК ^Роквелла). На этом при боре твердость определяется путем статического вдавливания в материал наконечника, армированного стальным закален ным шариком (диаметром 1,588; 3,175 и 6,350 мм), или алмазного конуса с углом 120°. Разность глубин, на которые прони кает наконечник под действием 'Нагрузок, характеризует твердость испытуемого материала. Учитывая большие нагрузки, действующие на алмаз в процессе измерения твердости, для изготовления наконечников используются прозрачные и полупрозрачные целые" кристаллы с плотной структурой. Используются также кристаллы с незначительными включениями, раковинами, сколами, и поверхностными трещинами, расположенными вне рабочей части кристалла на расстоянии не менее */а от вершины. Кристаллы с рыхлей и пластинчатой структурами, стекловидные, а также
кристаллы с трещинами, направленными внутрь* его, или с трещи-тми, расположенными вдоль оси кристалла, применять ие рекомендуется. Указанные дефекты определяются с помощью лупы шестикратного увеличения.
Отбираемые для этих целей кристаллы имеют форму октаэдра или додекаэдра. Используют и кристаллы удлиненной формы t симметричным расположением относительно продольной оси граней кристаллизации, образующих вершину. Вес алмазов может быть в пределах от 0,18 до 0,5 карата, при этом кристаллы весом
от 0,18 до 0,20 карата должны быть без указанных дефектов.
Наконечник с алмазной пирамидой (фиг. 5) также состоит из стальной оправки и закрепленного в ней кристалла алмаза, отшлифованного в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом между гранями 136°30'. Величина угла пирамиды определяется не требованиями, зависящими от физико-механических свойств алмаза, а условием максимального приближения получающихся чисел твердости HD с числами твердости Нв.
В опорной части наконечника имеется резьбовое отверстие, которое служит для закрепления наконечника на приборе. Наконечник с алмазной пирамидой на приборе устанавливается в металлический чехол, который служит не только для защиты алмаза от механических повреждений, но также для установки необходимого зазора между концом промежуточного шпинделя и опорной площадкой.
Определение твердости алмазной пирамидой производят на приборе типа ТП (Виккерса). Метод определения твердости на этом приборе описан в ГОСТе 2999-45. Твердость материалов определяется статическим вдавливанием в образец пирамиды и выражается числом твердости, полученным путем деления величины нагрузки в килограммах на поверхность отпечатка в квадратных миллиметрах. При этом поверхность отпечатка, имеющую форму пирамиды, определяют исходя из средней величины обеих диагоналей его основания.
Форма алмазного наконечника в виде квадратной пирамиды при испытании дает следующие преимущества: 1) отпечатки получаются всегда геометрически подобными, вследствие чего значения твердости для одного и того же материала получаются постоянными и не зависящими от силы вдавливания: 2) отпечатки получаются с резко очерченным контуром, имеющим форму квад-
рата с прямыми, выпуклыми или вогнутыми сторонами, рри этом диагонали квадрата могут быть легко измерены; 3) почти полное совпадение получающихся чисел твердости НD с числами твердости tiB.
Для изготовления наконечников с алмазной пирамидой испояьв зуются такие же по качеству кристаллы алмазов, как и для и акт яечников с алмазным конусом. Однако по форме отбираюр в основном октаэдры с ребрами, сходящимися в одной точке. Вес кристаллов от 0,21 до 0,60 карата.
Наконечник с алмазной пирамидой для измерения микротвердости показан на фиг. 6. Статический метод вдавливания алмазной пирамиды недавно был успешно применен в приборах типа ПМТ-2 и ПМТ-3 для измерения твердости микрообъемов, что позволяет производить измерения твердости отдельных составляющих у структурно неоднородных сплавов. Кроме того, на этих приборах можно измерять твердость весьма тонких ^поверхност-ных слоев, а также твердость мелких и тонких деталей.
В приборах типа ПМТ-2 и ПМТ-3, разработанных Институтом машиноведения АН СССР, измерение микротвердости производится с помощью такой же алмазной пирамиды с углом между гранями 136° при нагрузках от 2 до 200 г.
Для изготовления наконечников к приборам ПМТ-2 и ПМТ-3 используются прозрачные и полупрозразные различного цвета целые кристаллы алмазов с плотной структурой, отвечающие требованиям действующих технических условий на алмазное сырье.
Наконечники с алмазом сферической формы для измерения твердости методом упругого отскока используются на приборах типа Шора различных моделей.
В качестве индентора на приборах типа Шора применяются малогабаритные стальные наконечники, на конце которых закреплен алмаз, имеющий шлифованную сферическую поверхность,
диаметром 2,5 им. Для армирования таких наконечников используют прозрачные и полупрозрачные целые кристаллы с небе пь-шими включениями и раковинами, расположенными вне рабочей части кристалла, на расстоянии не менее половины высоть от рабочей поверхности. Форма кристалла должна быть удлиненной, приближающейся к яйцевидной. Мерой твердости материала при этих испытаниях является Еысота отскока бойка при падении его с постоянной высоты. Эти приборы, основанные на динамическим методе определения твердости, применяют для измерения твердости термически обработанных деталей, однако и для этих целей более надежными являются приборы типа ТК (Роквелла) ] [ди типа ТЛ (Виккерса) [501.
Наконечник с алглазным конусом для измерения твердости пуйм царапания. Определение твердости царапанием состоит в изы Ве-нии величины усилия в граммах, прилагаемого к алмазному к( с углом у вершины 90°. При этом алмазный конус, перемещать по полированной поверхности испытуемого материала, делает черту шириной 10 мк. В процессе испытаний алмазный конус прочерчивает на образце несколько параллельных царапин. Этот метод испытания твердости материалов является наиболее старым. Несмотря на ряд усовершенствований приборов, сделанных за последнее время, процесс измерения тверцости метоцом царапания более трудоемкий по сравнению с описанными выше, вследствие чего испытание этим методом в настоящее время производят сравнительно редко.
Рассмотренные выше конструкции алмазных инструментов для измерения твердости охватывают абсолютное большинство различных типов приборов, используемых на машиностроительных заводах. Однако на некоторых типах опытных отечественных или импортных приборов могут встретиться алмазные наконечники, имеющие и другую фирму рабочей части.