Rockwell módszer

A Rockwell-módszer [1] az anyagok keménységének  roncsolásmentes vizsgálatának módszere . Ennek alapja egy kemény hegy, az úgynevezett behúzás behatolási mélysége a vizsgált anyagba, amikor minden keménységi skálán ugyanazt a terhelést alkalmazzák. Mérettől függően általában 60, 100 és 150 kgf .

A módszerben behúzóként erős golyókat és 120°-os csúcsszögű, lekerekített éles végű gyémánt kúpokat használnak.

Egyszerűsége, más módszerekkel összehasonlítva gyorsasága és az eredmények reprodukálhatósága miatt az egyik legelterjedtebb módszer az anyagok keménységvizsgálatára.

Történelem

A keménység mérését a bemélyedés relatív behatolási mélysége alapján a bécsi professzor, Ludwig ( Ludwig ) javasolta 1908-ban a " Die Kegelprobe " (szó szerint " kúpteszt") című könyvében [2] .

A bemélyedés relatív behatolási mélységének meghatározására szolgáló módszer, amelyet Hugh és Stanley Rockwell javasolt, kiküszöbölte a mérőrendszer mechanikai tökéletlenségeivel kapcsolatos hibákat, például holtjátékot , felületi hibákat, valamint a vizsgált anyagok és alkatrészek felületének szennyeződését.

A Rockwell keménységmérőt, a relatív behatolási mélység meghatározására szolgáló eszközt Hugh M. Rockwell (1890-1957) és Stanley P. Rockwell (1886-1940) Connecticutban bennszülöttek találták fel. Ennek az eszköznek az igényét az okozta, hogy gyorsan meg kellett határozni az acél golyóscsapágyas ketrecek hőkezelésének eredményeit . Az 1900-ban Svédországban feltalált Brinell-módszer lassú volt, nem alkalmazható edzett acélokra, és túl nagy nyomot hagyott ahhoz, hogy roncsolásmentes vizsgálati módszernek lehessen tekinteni .

1914. július 15-én nyújtottak be szabadalmi kérelmet az új készülékre; megfontolása után kiadták az 1919. február 11-i 1294171 számú szabadalmat [3] .

A találmány idején Hugh és Stanley Rockwell (nem közvetlenül rokon) a New Departure Manufacturing ( Bristol , Connecticut) alkalmazottja volt. A New Departure , amely korábban a golyóscsapágyak jelentős gyártója volt, 1916-ban a United Motors , majd a General Motors Corporation részévé vált .

Miután elhagyta a connecticuti céget, Stanley Rockwell a New York állambeli Syracuse - ba költözött , és 1919. szeptember 11-én az eredeti találmány továbbfejlesztését kérte, amelyet 1924. november 18-án hagytak jóvá. Az új eszközt a 1516207 [4] [5] szám alatt szabadalmaztatták is . 1921-ben Rockwell West Hartfordba , Connecticutba költözött, ahol további fejlesztéseket javasolt [5] .

1920-ban Stanley Rockwell a Wilson-Mauelen Company műszergyártójával, Charles H. Wilsonnal társult a találmány kereskedelmi forgalomba hozatala és szabványos vizsgálógépek kifejlesztése érdekében [6] .

1923 körül Stanley Rockwell megalapította a Stanley P. Rockwell céget , egy hőkezelő céget, amely ma is létezik Hartfordban , Connecticutban . A Wilson Mechanical Instrument Company néven átkeresztelt néhány évvel később gazdát cserélt. 1993-ban a céget felvásárolta az Instron Corporation .

Rockwell keménységi skálák

A szabványok 11 skálát szabványosítanak a keménység Rockwell-módszer szerinti meghatározására ( A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T ), ezek a skálák különböznek a behúzás típusában, a próbaterhelésben, ill. állandók a keménység kiszámításának képletében a mérési eredményekből [7] .

A leggyakrabban két-három bemélyedést használnak: egy 1/16"-os (1,5875 mm) gömb alakú volfrám-karbid vagy edzett szerszámacél , vagy egy 1/8" átmérőjű golyó és egy 120°-os kúpos gyémántcsúcs . A szabványok a 3-as skálától függően rögzített terheléseket biztosítanak a behúzás behúzásakor - 60, 100 és 150 kgf.

A keménység számértékét a képlet határozza meg, amelynek együtthatói a skálától függenek. A mérési hiba csökkentése érdekében a bemélyedés behatolási mélységében a relatív különbséget a vizsgált felület fő- és előterhelés (10 kgf) kifejtésekor fennálló állapotából veszik (lásd az ábrát).

A Rockwell-keménységre a HR rövidítést használjuk , a 3. betű pedig azt a skálát jelöli, amelyen a vizsgálatokat elvégezték ( HRA , HRB , HRC stb. HRT -ig ). Például a HRC 64.

A legszélesebb körben használt Rockwell keménységi skálák

Skála	behúzó	Terhelés, kgf
DE	Gyémánt kúp 120°-os csúcsszöggel	60
NÁL NÉL	1/16" keményfém golyó (vagy edzett acél)	100
TÓL TŐL	Gyémánt kúp 120°-os csúcsszöggel	150

Képletek a keménység meghatározásához

Minél keményebb az anyag, annál kisebb lesz a hegy behatolási mélysége. Annak érdekében, hogy az anyag nagyobb keménysége esetén ne legyen alacsonyabb Rockwell keménységi szám, a keménységet a következő képlet határozza meg:

ahol a különbség  a bemélyedés bemerülési mélységei közötti különbség a főterhelés eltávolítása után és annak alkalmazása előtt (előterhelés alatt) mm-ben,  konstansok az adott Rockwell-skálától függően (lásd a táblázatot).

Így a Rockwell-keménység dimenzió nélküli mennyiség .

A leggyakrabban használt Rockwell mérlegek [8]

Skála	Rövidítés	Tesztterhelés	A behúzás típusa	Alkalmazási terület	N	s
A	HRA	60 kgf	120°-os gyémánt gömb alakú *	Wolfram keményfém	100	0,002 mm
B	HRB	100 kgf	Átmérője 1⁄16 hüvelyk (1,588 mm) acél, gömb alakú	Alumíniumötvözetek , bronz , lágyacélok	130	0,002 mm
C	HRC	150 kgf	120°-os gyémánt gömb alakú	Kemény acélok , amelyek HRB > 100	100	0,002 mm
D	HRD	100 kgf	120°-os gyémánt gömb alakú		100	0,002 mm
E	HRE	100 kgf	Átmérője 1⁄8 hüvelyk (3,175 mm) acél, gömb alakú		130	0,002 mm
F	HRF	60 kgf	Átmérője 1⁄16 hüvelyk (1,588 mm) acél, gömb alakú		130	0,002 mm
G	HRG	150 kgf	Átmérője 1⁄16 hüvelyk (1,588 mm) acél, gömb alakú		130	0,002 mm
* A kúp tetejének gömb alakú lekerekítési sugara 0,2 mm

Az ipari Rockwell keménységmérő tesztelésének módszertana

• Válassza ki a vizsgálandó anyagnak megfelelő skálát (A, B vagy C).
• Szerelje be a megfelelő behúzót és töltse be.
• A végső mérés előtt két el nem számolt próbanyomatot kell készíteni annak ellenőrzésére, hogy a behúzás és a táblázat megfelelően van-e beállítva.
• Helyezze a referenciablokkot a műszerasztalra.
• Alkalmazzon 10 kgf előterhelést, állítsa vissza a skálát.
• Alkalmazza a fő terhelést, és várja meg, amíg el nem éri a maximális erőt.
• Távolítsa el a terhelést.
• Olvassa le a keménységi értéket a tárcsán a megfelelő skála segítségével (a digitális műszer a képernyőn mutatja a keménységi értéket).
• A próbatest keménységének vizsgálata ugyanaz, mint a referenciablokk esetében. A tömegtermékek ellenőrzésekor mintánként egy mérés megengedett.

A mérési pontosságot befolyásoló tényezők

• Fontos tényező a minta vastagsága. A hegy behatolási mélységének tízszeresénél kisebb minták nem vizsgálhatók.
• A nyomatok közötti minimális távolság korlátozott (3 átmérő a legközelebbi nyomatok közepe között).
• Parallaxis a mutatóműszerek tárcsájának leolvasásakor.

Keménységi skálák összehasonlítása

A Rockwell-módszer egyszerűsége (főleg a bemélyedés átmérőjének mérésének hiánya) a keménységvizsgálati iparban történő széles körű alkalmazásához vezetett. Szintén nem szükséges a mért felület nagy tisztasága, például a Brinell és Vickers módszerek hátránya, hogy mikroszkóppal kell megmérni a lenyomat méretét és felületi polírozást igényel.

A Rockwell-módszer hátránya a Brinell- és Vickers -módszerhez képest kisebb pontossága .

Összefüggés van a különböző módszerekkel mért keménységi értékek között (például lásd az ábrát - A HRB keménységi mértékegységek átalakítása Brinell keménységre alumíniumötvözetek esetében ). A függőség nem lineáris. Vannak olyan szabályozási dokumentumok, amelyek összehasonlítják a különböző módszerekkel mért keménységi értékeket (például ASTM E-140 ).

Mechanikai tulajdonságok értékelése keménységi vizsgálatokkal

A Rockwell-keménység értéke az anyagok egyéb szilárdsági jellemzőihez kapcsolódik. Ezt a kapcsolatot olyan anyagtudósok tanulmányozták, mint N. N. Davidenkov , M. P. Markovets és mások.

Például egy benyomódási keménységvizsgálat eredményeiből meghatározható egy anyag folyáshatára . A magas krómtartalmú rozsdamentes acélok esetében különböző hőkezelési módok után az ezzel a módszerrel kapott eredmények eltérése a roncsolásos módszerektől mindössze +0,9% volt. .

A keménységi értékek és más szakítószilárdsági tulajdonságok , például a szakítószilárdság ( szakítószilárdság ), a nyírási arány és a valódi törésszilárdság közötti összefüggést is vizsgálták.

Lásd még

• Brinell keménység
• Vickers keménység
• Shore módszer (behúzás)
• Shore módszer (visszapattanás)
• Mohs-skála

Jegyzetek

1. ↑ Kiemelés a "Rockwell-módszer" kifejezésben . Letöltve: 2021. szeptember 28. Az eredetiből archiválva : 2021. szeptember 28.. (Orosz)
2. ↑ Kehl GL The Principles of Metallographic Laboratory Practice, 3. kiadás, McGraw-Hill Book Co., 1949, p. 229.
3. ↑ HM Rockwell & SP Rockwell keménységmérő, 1294171 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom, 1919. febr.
4. ↑ SP Rockwell A fémek keménységének vizsgálata // Transactions of the American Society for Steel Treating, Vol. II, 11. szám, 1922. augusztus, p. 1013-1033.
5. ↑ 1 2 S. P. Rockwell keménységvizsgáló gép, 1516207 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom, 1924. nov.
6. ↑ Lysaght V.E. Behúzás keménységi vizsgálata, Reinhold Publishing Corp., 1949, p. 57-62.
7. ↑ ISO 6508-1:2005. fémes anyagok. rockwell keménységi teszt. 1. rész: Vizsgálati módszer (A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T skála)
8. ↑ Smith, William F. és Hashemi, Javad (2001), Foundations of Material Science and Engineering (4. kiadás), McGraw-Hill, p. 229, ISBN 0-07-295358-6 

Irodalom

• Fridman Ya. B. Fémek mechanikai tulajdonságai. Szerk. 3., 2 részben. - M .: "Mérnökség", 1974
• Bernstein M. L. , Zaimovsky V. A. Fémek mechanikai tulajdonságai. Szerk. 2. - M .: "Kohászat", 1979.

Normatív dokumentumok

• GOST 9013-59. Fémek. Rockwell keménységi módszer
• ISO 6508-1: Fémes anyagok – Rockwell keménységi teszt. 1. rész: Vizsgálati módszer (A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T skála)
• ASTM E-18 szabványos módszerek a fémes anyagok Rockwell-keménységére és Rockwell-felületi keménységére
• ASTM E-140 szabványos keménységi átszámítási táblázatok fémekhez. A Brinell-keménység, a Vickers-keménység, a Rockwell-keménység, a felületi keménység, a Knoop-keménység és a szkleroszkóp-keménység kapcsolata