Metoda Rockwell

Metoda Rockwell [1]  este o metodă de testare nedistructivă a durității materialelor. Se bazează pe măsurarea adâncimii de pătrundere a unui vârf dur, numit indentor, în materialul studiat atunci când se aplică aceeași sarcină pentru fiecare scară de duritate. În funcție de scară, de obicei 60, 100 și 150 kgf .

Ca indentatori în metodă, se folosesc bile puternice și conuri de diamant cu un unghi de vârf de 120° cu un capăt ascuțit rotunjit.

Datorită simplității, vitezei în comparație cu alte metode și reproductibilității rezultatelor, este una dintre cele mai comune metode de testare a durității materialelor.

Istorie

Măsurarea durității prin adâncimea relativă de penetrare a indentatorului a fost propusă în 1908 de profesorul vienez Ludwig ( Ludwig ) în cartea „ Die Kegelprobe ” (literal „test cu con”) [2] .

Metoda de determinare a adâncimii relative de penetrare a unui indentor, propusă de Hugh și Stanley Rockwell, a eliminat erorile asociate cu imperfecțiunile mecanice ale sistemului de măsurare, cum ar fi jocul , defecte de suprafață și contaminarea suprafeței materialelor și pieselor testate.

Testerul de duritate Rockwell, un instrument pentru determinarea adâncimii relative de penetrare, a fost inventat de nativii din Connecticut Hugh M. Rockwell (1890-1957) și Stanley P. Rockwell (1886-1940). Necesitatea acestui dispozitiv a fost cauzată de necesitatea de a determina rapid rezultatele tratamentului termic al cuștilor cu rulmenți cu bile din oțel . Metoda Brinell , inventată în 1900 în Suedia, a fost lentă, inaplicabilă oțelurilor călite și a lăsat o amprentă prea mare pentru a fi considerată o metodă de testare nedistructivă .

Ei au depus o cerere de brevet pentru noul dispozitiv la 15 iulie 1914; după luarea în considerare a fost emis brevetul nr. 1294171 din 11 februarie 1919 [3] .

La momentul invenţiei, Hugh şi Stanley Rockwell (nu au legătură directă) erau angajaţi de New Departure Manufacturing ( Bristol , Connecticut). New Departure , fost un producător important de rulmenți cu bile, a devenit parte a United Motors în 1916 și apoi a General Motors Corporation .

După ce a părăsit compania din Connecticut, Stanley Rockwell s-a mutat la Syracuse , New York , iar pe 11 septembrie 1919, a solicitat o îmbunătățire a invenției originale, care a fost aprobată pe 18 noiembrie 1924. Noul dispozitiv a fost brevetat și sub Nr. 1516207 [4] [5] . În 1921, Rockwell s-a mutat la West Hartford , Connecticut, unde a propus îmbunătățiri suplimentare [5] .

În 1920, Stanley Rockwell a colaborat cu producătorul de instrumente Charles H. Wilson de la Wilson-Mauelen Company pentru a comercializa invenția și a dezvolta mașini de testare standardizate [6] .

În jurul anului 1923, Stanley Rockwell a fondat compania Stanley P. Rockwell , o firmă de tratament termic care există și astăzi în Hartford , Connecticut . Redenumită Wilson Mechanical Instrument Company , și-a schimbat mâinile câțiva ani mai târziu. În 1993, compania a fost achiziționată de către Instron Corporation .

Scale de duritate Rockwell

Standardele standardizează 11 scale pentru determinarea durității conform metodei Rockwell ( A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T ), aceste scale diferă prin tipul de indentor, sarcina de testare și constante în formula de calcul a durității din rezultatele măsurătorilor [7] .

Cel mai frecvent se folosesc două până la trei indentatoare: o bilă sferică de 1/16" (1,5875 mm) din carbură de tungsten sau oțel de scule călit , sau o bilă cu diametrul de 1/8" și un vârf de diamant conic de 120°. Standardele prevăd, în funcție de scara 3, sarcini fixe la indentarea indentorului - 60, 100 și 150 kgf.

Valoarea numerică a durității este determinată de formula, coeficienții în care depind de scară. Pentru a reduce eroarea de măsurare, diferența relativă în adâncimea de penetrare a indentorului este luată din starea suprafeței supusă încercării atunci când sunt aplicate sarcinile principale și preliminare (10 kgf) (vezi figura).

Pentru duritatea Rockwell se folosește abrevierea HR , cu a 3-a literă indicând scara pe care au fost efectuate testele ( HRA , HRB , HRC , etc. până la HRT ). De exemplu, HRC 64.

Cele mai utilizate cântare de duritate Rockwell
Scară indentor Sarcină, kgf
DAR Con diamant cu unghi de vârf de 120° 60
LA Bilă de carbură de tungsten de 1/16" (sau oțel călit) 100
DIN Con diamant cu unghi de vârf de 120° 150

Formule pentru determinarea durității

Cu cât materialul este mai dur, cu atât adâncimea de pătrundere a vârfului în el va fi mai mică. Pentru ca la o duritate mai mare a materialului să nu se obțină un număr de duritate Rockwell mai mic, duritatea este determinată de formula:

unde diferența  este diferența dintre adâncimile de scufundare a indentorului după îndepărtarea sarcinii principale și înainte de aplicarea acesteia (sub încărcare preliminară) în mm;  sunt constante în funcție de scara Rockwell specifică (vezi tabelul).

Astfel, duritatea Rockwell este o cantitate adimensională .

Cele mai utilizate cântare Rockwell [8]
Scară Abreviere Sarcina de testare Tip de indentor Zona de aplicare N s
A HRA 60 kgf 120° diamant sferic * Carbură de Wolfram 100 0,002 mm
B HRB 100 kgf Diametru 1⁄16 in. (1,588 mm)
oțel, sferic		 Aliaje de aluminiu , bronz ,
oteluri blande 		130 0,002 mm
C HRC 150 kgf 120° diamant sferoconic Oțeluri dure
cu HRB > 100 		100 0,002 mm
D HRD 100 kgf 120° diamant sferoconic 100 0,002 mm
E HRE 100 kgf Diametru 1⁄8 in. (3,175 mm)
oțel, sferic 		130 0,002 mm
F HRF 60 kgf Diametru 1⁄16 in. (1,588 mm)
oțel, sferic 		130 0,002 mm
G HRG 150 kgf Diametru 1⁄16 in. (1,588 mm)
oțel, sferic 		130 0,002 mm
* Raza de rotunjire sferică a vârfului conului 0,2 mm

Metodologie de testare a durității testerului industrial Rockwell

Factori care afectează acuratețea măsurării

Comparația scalelor de duritate

Simplitatea metodei Rockwell (în principal absența necesității de a măsura diametrul indentării) a condus la utilizarea pe scară largă în industrie pentru testarea durității. De asemenea, puritatea ridicată a suprafeței măsurate nu este necesară, de exemplu, dezavantajul metodelor Brinell și Vickers este necesitatea de a măsura dimensiunea amprentei folosind un microscop și necesită lustruirea suprafeței.

Dezavantajul metodei Rockwell este acuratețea sa mai mică în comparație cu metodele Brinell și Vickers .

Există o corelație între valorile durității măsurate prin diferite metode (de exemplu, vezi figura - conversia unităților de duritate HRB în duritatea Brinell pentru aliajele de aluminiu ). Dependența este neliniară. Există documente de reglementare care compară valorile durității măsurate prin diferite metode (de exemplu, ASTM E-140 ).

Evaluarea proprietăților mecanice prin teste de duritate

Valoarea durității Rockwell este asociată cu alte caracteristici de rezistență ale substanțelor. Această conexiune a fost studiată de astfel de oameni de știință în materie de materiale precum N. N. Davidenkov , M. P. Markovets și alții.

De exemplu, din rezultatele unui test de duritate a indentării, poate fi determinată limita de curgere a unei substanțe. Pentru oțelurile inoxidabile cu conținut ridicat de crom după diferite moduri de tratament termic , abaterea rezultatelor obținute prin această metodă de la metodele distructive a fost de numai +0,9% .

De asemenea, a fost investigată relația dintre valorile durității și alte proprietăți de rezistență la tracțiune, cum ar fi rezistența la tracțiune ( rezistența la tracțiune), raportul la forfecare și rezistența reală la rupere.

Vezi și

Note

  1. ↑ Sublinierea în fraza „Metoda Rockwell” . Preluat la 28 septembrie 2021. Arhivat din original la 28 septembrie 2021.
  2. ↑ Kehl GL The Principles of Metallographic Laboratory Practice, Ed. a 3-a, McGraw-Hill Book Co., 1949, p. 229.
  3. ^ HM Rockwell & SP Rockwell Hardness-Tester, brevet american 1294171 , februarie 1919.
  4. ↑ SP Rockwell Testarea metalelor pentru duritate // Tranzacțiile Societății Americane pentru Tratarea Oțelului, voi. II, nr. 11, august 1922, p. 1013-1033.
  5. ↑ 1 2 S. P. Rockwell Hardness-Testing Machine, brevetul SUA 1516207, noiembrie 1924.
  6. ^ Lysaght V.E. Indentation Hardness Testing, Reinhold Publishing Corp., 1949, p. 57-62.
  7. ↑ ISO 6508-1:2005. materiale metalice. test de duritate Rockwell. Partea 1: Metoda de testare (scale A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
  8. ↑ Smith, William F. & Hashemi, Javad (2001), Foundations of Material Science and Engineering (ed. a 4-a), McGraw-Hill, p. 229, ISBN 0-07-295358-6 

Literatură

Documente normative