BADANIE TWARDOŚCI I WŁASNOŚCI MATERIAŁÓW

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z twardościomierzem ROCKWELLA oraz zapoznanie z instrukcją obsługi tego urządzenia. Dokonać pomiaru i sporządzić sprawozdanie.  

2.Wyposażenie stanowiska

Stanowisko, na którym wykonywaliśmy ćwiczenie wyposażone w twardościomierz ROCKWELLA.

1  dźwignia, 2 obciążniki, 3  wgłębnik,4  próbka5  stolik przedmiotowy,6 śruba podnośna ,7  zębatka (mechanizm podnoszenia dźwigni ,8  kółko podnoszenia
9  czujnik ,10  zwalniacz, 11  przegub ,12  tłumik olejowy

3.Przebieg ćwiczenia

W metodzie Rockwella określenie liczby twardości zostało oparte na pomiarach głębokości odcisków trwałych uzyskiwanych w różnych materiałach za pomocą ustalonego wgłębnika (stożka diamentowego lub kulki stalowej) i ustalonego nacisku.

Do badania materiałów o różnych zakresach twardości przyjęto w metodzie Rockwella ogółem  5 różnych wgłębników :

-          -         stożek diamentowy o kącie rozwarcia = 120^o z wierzchołkiem zaokrąglonym o promieniu 0,2 mm

-          -         kulki stalowe hartowane o średnicach : 1/16” , 1/8” , 1/4” ,  1/2” .

-          Podobnie wprowadzone zostały trzy różne naciski :

-          P₁ = 10 + 50 = 60 kG

-                P₂ = 10 + 90 = 100 kG

-                P₃ = 10 + 90 = 150 kG

-          Przez zestawienie różnych wgłębników z kolejnymi naciskami powstało 15 tzw. „skal” Rockwella.

-          SKALE TWARDOŚCI W/G ROCKWELLA

Wgłębnik

Stożek diamentowy

Kulka stalowa hartowana

D= 1/16”

D= 1/8”

D= 1/4”

D= 1/2”

Nacisk

60

100

150

60

100

150

60

100

150

60

100

150

60

100

150

Skala

A

D

C

F

B

G

H

E

K

L

M

P

R

S

V

-           

-          Liczbę twardości Rockwella określa umowny wzór : gdzie:  jest głębokością odcisku wyrażoną w umownych jednostkach pomiarowych 0,002 mm, zaś k – wartością stałą przyjmowaną przy pomiar stożkiem jako k₁ = 100, a przy pomiarach kulkami stalowymi jako k₂ = 130

4.Wyniki pomiarów

Przy zastosowaniu stożka: patrzyliśmy na skalę czarną. Czujnik pokazał 11 jednostek więc:

11:0,002=55

HR=100-  =100-55=45HRA

Przy zastosowaniu kulki 1/16 ´:patrzyliśmy na skalę czerwoną. Czujnik pokazał 11 jednostek:

HR=130- =130-55=75HRF

BADANIE MIKROSKOPOWE SURÓWEK I ŻELIW

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z mikroskopem oraz instrukcją obsługi. Dokonanie badania i sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.

2.Wyposażenie stanowiska

Stanowisko, na którym wykonywaliśmy ćwiczenie wyposażone w następujące przyrządy pomiarowe:

-mikroskop metalograficzny –dzięki temu urządzeniu możnaprzeprowadzać szereg obserwacji na zgładach metalowych, przełomach etc. Pozwala to np. na wykrycie mikropęknięć, obliczenie udziału fazowego, obserwacje wtrąceń i szereg innych istotnych, z punktu widzenia metalurgii, cech materiałowych.

3.Przebieg ćwiczenia

Do zbadania mieliśmy 9 zgładów. Każdy z nich kolejno kładliśmy na stolik mikroskopu, poczym obserwowaliśmy strukturę materiału. Widziany obraz umieściliśmy w tabelce. Są to rysunki poglądowe.

4.Wyniki pomiarów

5.Uwagi i wnioski

Możemy się przyjżec  jak obraz ulega zmianie gdy zamocujemy inny okular.Obraz  powiększyliśmy o 400,500,600 razy gdyż:

OKULARxOBIEKTYWXPRZYSŁONA

8 x 40 x 1.25=400

10 x 40 x 1.25=500

12 x 40 x 1.25=600

Fajne cwiczenie które pozwoliło nam zbadanie struktury materiałów.

tolerancje kształtu i położenia

Osiągnięcie części idealnej w praktyce, jest niemożliwe gdyż nie ma takiej maszyny, która wykonałaby detal idealnie na zero, i nie ma takiego urządzenia pomiarowego, które by zmierzyło nam detal z dokładnością do zera.  Część przedstawiona na rysunku przez konstruktora odpowiada postaci idealnej, część rzeczywista otrzymana w procesie technologicznym zawsze różni się od postaci idealnej. Rozróżnia się cztery rodzaje dokładności wykonania:

- dokładność wymiarową

-dokładność kształtu

-dokładność wzajemnego położenia poszczególnych elementów części lub zespołu

-dokładność powierzchni

W sytuacjach koniecznych odchyłki kształtu i położenia należy tolerować czyli określić największe dopuszczalne wartości odchyłek, oraz zapisywać te informacje na rysunku zgodnie z PN-87/M-01145. Tolerancje kształtu i położenia należy na rysunku oznaczyć graficznie. W skład tego oznaczenia wchodzą:

-ramka tolerancji

-znak tolerancji

     

-wartość liczbową tolerancji

0,1            0,05                      0,5

-element odniesienia

Znajomośc geometrycznej dokładności obrabiarki, uchwytu i narzędzia jest konieczna, lecz niewystarczająca do wnioskowania o dokładności obróbki. Obróbce towarzyszą zjawiska, które na jej wynik mogą wpłynąc w stopniu decydującym. Do tych zjawisk należy zaliczyc odkształcenia spowodowane siłami niezbędnymi do zomocowania częci i skrawania materiału oraz odkształcenia cieplne. Ponadto w procesie technologicznym mogą wystąpić odkształcenia spowodowane obróbką cieplną oraz wyzwalającymi się naprężeniami własnymi.

Według PN-78/M-02137 rozróżnia się pięć rodzajów tolerancji kształtów:

       

                         

Prawidłowość współpracy części maszyn w zespole zależy od wzajemnego położenia poszczególnych powierzchni lub osi tych części. Zachowanie określonych tolerancji wymiarów warunkuje możliwość produkcji, opartej na zasadzie zamienności części. Rezygnując z zamienności części tolerancję wymiarów można rozszerzy bez szkody dla pracy części lub zespołu, natomiast dokładność wzajemnego położenia i osi musi być zachowana. W normie PN-78/M01145 podano m.in. znaki tolerancji położenia:

-tolerancja równoległości

        

-tolerancja prostopadłości

-tolerancja współosiowości

-tolerancja symetrii

-tolerancja przecinania się osi

-tolerancja bicia promieniowego i osiowego

          

hartowanie

Obróbka cieplna jest to zabieg lub połączenie zabiegów cieplnych, pod wpływem których zmienia się w stanie stałym strukturę stopów, a tym samym ich własności chemiczne, fizyczne i mechaniczne  w celu dostosowania ich do wymaganych warunków. Terminologię poszczególnych zabiegów obróbki cieplnej ujmuje PN-76/H-01200. Rozróżnia się obróbkę cieplną zwykłą i obróbkę cieplno-chemiczną, przy której obok czynników temperatury i czasu występuje jeszcze chemiczne oddziaływanie ośrodka, w którym odbywa się grzanie. Podstawowym zabiegiem obróbki cieplnej jest: HARTOWANIE:

hartowanie jest zabiegiem cieplnym składających się z dwóch  następujących bezpośrednio po sobie operacji (nagrzewania i wygrzewania) i szybkiego chłodzenia w celu uzyskania struktury martenzytycznej i  bainitycznej. Martenzyt jest nadzwyczaj drobnoziarnisty; mikrostruktura jego przedstawia jakby igiełki przecinające się pod kątem 60°. Przy tej strukturze stal ma największą twardość.  Istnieje kilka odmian hartowania różniącego się od siebie sposobem chłodzenia i nagrzewania.

HARTOWANIE ZWYKŁE: polega ona na nagrzaniu materiału w całym jego przekroju do odpowiedniej temperatury,  wygrzaniu i bezpośrednim chłodzeniu z wielką szybkością do temperatury otoczenia. Po nagrzaniu stali do temperatury wyższej od krytycznej następuje przejście perlitu i ferrytu w austenit; szybkie chłodzenie austenitu powoduje powstanie struktury zwanej martenzytem.  Temperatura nagrzania zależy głownie od składu chemicznego stali. Dlatego dla stali o zawartości węgla do 0,8% powinna być o 20-50°C większa od górnej krytycznej, a stali zawierających ponad 0,8% węgla  o 20-50°C większa od dolnej krytycznej. W celu uzyskania struktury martenzytycznej stale węglowe oraz stale zawierające niewielkie ilości dodatków stopowych oziębia się w wodzie, a stale stopowe w oleju lub strumieniu sprężonego powietrza.

HARTOWANIE STOPNIOWE : Polega ono na nagrzaniu stali do takiej samej temperatury jak przy hartowaniu zwykłym, wygrzaniu w tej temperaturze, szybkim oziębieniu w kąpieli do temperatury pośredniej, krótkim wytrzymaniu w kąpieli i następnym studzeniu w powietrzu, w celu uzyskania struktury martenzytycznej. Szybkość  nagrzewania  oraz temperatura i czas wygrzewania przy hartowaniu stopniowym mogą być  takie same jak przy hartowaniu zwykłym. Przedmioty hartowane stopniowo uzyskują strukturę martenzytyczną tylko na stosunkowo nieznacznej głębokości (3-5mm). Po hartowaniu stopniowym stal należy odpuścić.

HARTOWANIE IZOTERMICZNE: polega ono na nagrzaniu stali do takiej samej temperatury jak przy hartowaniu zwykłym, oziębieniu w kąpieli o temp. Pośredniej na ogół wyższej niż przy hartowaniu stopniowym (300-500°) długotrwałym wytrzymaniu w tej kąpieli i studzeniu na powietrzu. Przy hartowaniu izotermicznym powstają nieznaczne naprężenia, nie powodujące ani pęknięć  ani odkształceń. Głębokość hartowania wynosi kilka milimetrów. 

HARTOWANIE POWIERZCHNIOWE: polega na bardzo szybkim nagrzaniu powierzchniowej warstwy materiału do takiej samej temperatury jak przy hartowaniu zwykłym lub nieco wyższej i następnym oziębieniu w wodzie, powietrzu, rzadziej w oleju. Na  powierzchni przedmiotu otrzymuje się w ten sposób twardą i odporną na ścieranie warstwę o grubości od ułamka milimetra do kilku milimetrów. Taką obróbkę stosuje się do stali węglowych i stopowych konstrukcyjnych.  Stosuje się do kół zębatych, sworzni, tulei, narzędzi skrawających (rozwiertaki, gwintowniki).  Zależnie od sposobu nagrzewania rozróżnia  się następujące odmiany hartowania powierzchniowego:

-płomieniowe-nagrzewanie odbywa się za pomocą palników tlenowo-acetylenowych

-indukcyjne-polega na nagrzaniu powierzchni przedmiotu za pomocą prądu wielkiej częstotliwości i następnym oziębieniu. Do wytwarzania prądu wielkiej częstotliwości używane są generatory maszynowe i lampowe (10000okr/sek) i większych częstotliwościach.

-kąpielowe-polega na szybkim nagrzaniu przedmiotu w kąpieli ze stopionej soli lub metalu i następnym oziębieniu. Temperatura kąpieli jest wyższa od temperatury  hartowania, dlatego przedmiot  osiąga temp. Hartowania tylko na powierzchni i po oziębieniu w wodzie lub oleju uzyskuje twardą warstwę powierzchniową.