Báo Cáo VLHXL b1 Trường ĐH Bách Khoa HCm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI SVTH :Nguyễn Ngọc Thạch MSSV : 214T4029 GV LÝ THUYẾT :Thầy Lương Hồng Đức + Thầy Quý + Thầy Bùi Duy Khanh NHÓM HỌC LÝ THUYẾT : T01-A NGÀY THỰC HÀNH : Sáng Thứ 7/27/10/18 NHÓM THỰC HÀNH : T01-A TP HCM, THÁNG 03 NĂM 2016 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ BÀI ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM Nắm vững nguyên lý đo độ cứng theo phương pháp Brinell, Rockwell Vicker Làm quen biết cách sử dụng máy đo độ cứng thông dụng TÓM TẮT LÝ THUYẾT : Đặc điểm phương pháp đo độ cứng -Độ cứng khả chống lại biến dạng dẻo cục kim loại, tác dụng tải trọng thông qua mũi đâm -Độ cứng đặc trưng tính quan trọng vật liệu Nó dễ dàng đo thông qua thiết bị đo mà không cần phải phá hủy mẫu -Phương pháp đo độ cứng có ưu điểm: a) Từ giá trị độ cứng đo được, suy độ bền kim loại dẻo Vì độ cứng chống lại biến dạng dẻo cục bộ, độ bền chống diến dạng dẻo toàn Từ giá trị độ cứng Brinell, ta gián tiếp tính độ bền.Ví dụ: - Thép có độ cứng HB (MN/m2) 1200 – 1750 → σb ≈ 0,3448 HB ;1750 – 4500 → σb ≈ 0,35 HB b) Đo độ cứng đơn giản, thời gian ngắn (từ vài giây đến vài phút) Mẫu thử chuẩn bị đặc biệt Không phá hủy mẫu thử c) Có thể đo chi tiết lớn nhỏ, dày mỏng (các lớp mạ, thấm…) Tùy theo tác dụng mũi đâm lên bề mặt mẫu, mà người ta chia làm nhiều phương pháp đo độ cứng khác nhau: d)- Phương pháp đâm: dùng tải trọng xác định đặt lên mũi đâm (hình cơn, hình tháp, hình cầu ) có độ cứng cao (kim cương, hợp kim cứng, thép ) để mũi đâm tác dụng lên bề mặt mẫu, gây biến dạng vị trí đâm Sau đó, cào diện tích chiều sâu vết lõm ứng với tải trọng tác dụng mà tính số đo độ cứng Phương pháp dùng phổ biến e)- Phương pháp nảy lại: dùng để đo độ biến dạng đàn hồi cách thả viên bi từ độ cao xác định lên bề mặt vật liệu Sau đó, vào chiều cao trước sau thả bi mà tính số đo độ cứng f)- Phương pháp đo độ xước: phương pháp đo khả chống lại phá hoại bề mặt vật liệu Nội dung phương pháp vừa ấn mũi kim cương lên bề mặt mẫu, vừa kéo cho mũi kim cương chuyển động với tốc độ xác định, để tạo thành vết xước Căn vào lực ấn, chiều sâu, chiều rộng vết xước mà tính số đo độ cứng Phƣơng pháp đo độ cứng Brinell SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Nguyên lý phương pháp ấn viên bi thép cứng, lên bề mặt mẫu, tác dụng tải trọng, bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu Nếu gọi tải trọng tác động P(N), diện tích vết lõm S(mm2), số đo Brinell tính biểu thức HB=(P/S)x0,1 (N/mm2) Nếu gọi đường kính viên bi D, chiều sâu vết lõm h, ta có S = πDh.Tuy nhiên, việc đo đường kính d vết lõm, lại thuận lợi việc đo chiều sâu nó, nên diện tích hình chỏm cầu tính : S = HB= ( √ √ ) Ghi chú: P đo kG khơng cần nhân thêm 0,1 hông thường ta biết trước P, D nên dễ dàng tính giá trị độ cứng đo, người ta lập bảng tra độ cứng đo d Để dùng bảng cho tải trọng đường kính D viên bi khác nhau, người ta phải đảmbảo giá trị P/D = const Các bi thường dùng có D =10; 5; 2,5 mm tải trọng tương ứng 30000; 7500 1875N Lúc tỉ số P/D2 = 300 (tỉsố 30 đơn vị đo kG) 3.Phương pháp đo độ cứng Rockwell : Phương pháp tiến hành cách ấn mũi đâmkim cương hợp kim cứng hình cơn, có góc đỉnh 1200 , viên bi thép có đường kính 1/16”, 1/8”, 1/4”, 1/2” lên bề mặt vật liệu Số đo độ cứng Rockwell xác định hiệu số chiều sâu, tác dụng tải trọng sơ P0 = 100N tải trọng P1 xem hình SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ a) Khi chưa tác dụng tải trọng; b) có tác dụng tải trọng P0 (100N); c) Khi tác động thêm tải trọng P1 (P = P0 + P1); d) Khi bỏ tải trọng P1 Người ta qui ước mũi đâm xuống 0,002mm số đo độ cứng giảm đơn vị Vì giá trị h đo trực tiếp, nên người ta dùng đồng hồ so, chia vạch theo thang qui ước, ta dễ dàng đọc sau bỏ tải trọng Tùy theo dạng mũi đâm tải trọng ta chia thang sau đây: - Độ cứng Rockwell C – mũi kim cương, tải trọng 1500N – HRC - Độ cứng Rockwell A – mũi kim cương, tải trọng 600N – HRA - Độ cứng Rockwell B – mũi bi ∅1,588mm, tải trọng 1000N – HRB Giá trị độ cứng tính theo cơng thức: HR  k  h/ 0,002 k số, dùng mũi bi k = 130; mũi kim cương k = 100 h chiều sâu vết lõm tải trọng tác dụng (mm) Khoảng cách hai vết đo, vết đo với cạnh mẫu không nhỏ 1,5mm dùng mũi kim cương 4mm dùng mũi bi Mỗi mẫu đo ba lần, không kể lần đầu,rồi lấy giá trị trung bình Phương pháp đo Rockwell cho phép đo mẫu có độ cứng cao 450HB, mẫu mỏng, nhỏ 1,2mm Nó cho phép thay đổi tải trọng pham vi rộng mà không làm thay đổi giá trị đo độ cứng, bảo đảmqui luật đồng dạng mũi đâm Ngoàira thời gian đo nhanh (từ – 10 giây) Phương pháp đo độ cứng Vicker :Phương pháp Vicker nguyên lý đo giống phương pháp Brinell, thay mũi bi mũi kim cương hình tháp, có góc hai mặt bên 136 Tải trọng sử dụng P = 50 ÷ 1500N, phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo Đo theo phương pháp Vicker áp dụng cho chi tiết cứng mềm, số đo độ cứng không phụ thuộc vào tải trọng Hình Sơ đồ đo Vicker Gọi tải trọng P, diện tích bề mặt vết lõm S, ta có: HV  P S P: Có thể đo N hay kG S: mm2 Để thuận tiện, người ta tính S thơng qua đường chéo d α = SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ HV= =  1,854 ; Đường chéo d đo băng kính hiển bi gắn máy, người ta lập sẵn bảng giá trị Vicker với P d tương ứng Phương pháp đo Vicker thường dùng đo độ cứng vật mỏng, lớp thấm… NỘI DUNG THÍ NGHIỆM: - Tiến hành đo HRA máy đo (số 1) lần lấy giá trị trung bình - Lấy giá trị trung bình so sánh với 60 Nếu:  > 60  tạm gọi vật cứng, sau tiến hành đo HRC lần chuyển qua đo HV lần  < 60  tạm gọi vật mềm, sau tiến hành đo HRB lần chuya63n qua đo HB lần - Như vậy, nhận phôi nhóm có lần đó???? - Lấy giá trị HRA trung bình làm chuẩn, tra bảng để có giá trị HV lý thuyết HB lý thuyết So sánh giá trị đo giá trị lý thuyết sai lệch nêu lý sai lệch báo cáo - Đo HRA, HRB, HRC - Đặt phôi lên Đế đặt phôi, - Kiểm tra Núm đặt lực, Mũi đo phù hợp với chế độ đo (HRA, HRB, HRC) Quay tay quay củng chiều kim đồng hồ nâng lên cho phôi chạm vào mũi đo Tiếp tục quay lên Kim nhỏ bắt đầu quay cho kim nhỏ quay sang điểm màu đỏ ngừng lại Xoay mặt đồng hồ xoa cho kim lớn C-B (như hình dưới) - Ấn nút Start vào chờ máy đo 10s (thời gian giữ lực) Sau đồng hồ thời gian đếm trở lại 10 phát tiếng “Bíp” Khi kim dài giá trị đo chế độ đo Lưu ý, Vòng đen bên ngồi giá trị HRA, HRC màu đỏ bên HRB Các giá trị làm tròn 0.5 - Quay ngược Tay quay lại để lấy phôi tiếp tục đo vị trí khác cho đủ lần đo (các vị trí đo phải nằm gần để tránh sai số phơi có độ cứng khơng đồng đều) - Thay đổi chế độ đo cần thay lực Núm điều chỉnh lực thực đo tương tự (Nếu đo HRB thay ln mũi SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ đo) Thao tác đo tương tự với đo HR (nêu trên) - Đặt phôi lên đế để phôi - Quay Tay quay chiều kim đồng hồ để phôi lên chạm vào mũi đo, tiếp tục quay sau cho thước mặt hiển thị di chuyển đến cuối thước (hình minh hoạ dưới) - Hạ nhẹ nhàng cần lực đến hết cần lực chờ khoản 10s sau nâng cần lực lên nhẹ nhàng - Quay Tay quay ngược lại để lấy phôi Lưu ý điểm vừa đo, lấy viết đánh dấu lại vị trí lỗ vừa đo Tương tự đo lần (3 mũi đo phôi) - Đem lỗ đo kính quang xác định chiều dài đường chéo D HV đường kính lõm D HB lỗ lại đo kính hiển vi úp số liệu lên trang Web mơn, nhóm lên lấy để hoàn thiện số liệu thực hành SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ - Đo kính quang học D1, D2 đo tương tự, xoay lỗ đo kính 900 SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC (Chọn phương pháp đo nhóm: HV, HB, HRB, HRC) Đo HV;HRA ; HRC ; BẢNG SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC LẦN LẦN LẦN TRUNG BÌNH HRA 62,5+0,8 61,5+0,8 61+0,8 61,67+0,8=62,47 HRB/HRC 24,5+0,8 25+0,8 27+0,8 25,5+0,8=26,3 ĐƯỜNG CHÉO LỖ LỖ LỖ D1 979 1004 1010 D2 997 995 999 HV/HB SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Trung bình: 844,74µm 854,57 µm 858,85 µm XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO (Trình bày cách xử lý áp dụng – Chọn loại độ cứng thích hợp) Sau đo HRA , sai số máy nên + 0,8, tính trung bình cho ba lần đo HRA Tương tự cho đo HRC Đo HV ta đo đường chéo D1 D2 hình vng kính hiển vi, sau lấy trung bình D1 D2 nhân với 0,855 độ scale kính hiển vi Tra bảng: (Có minh chứng - ảnh chụp bảng tra) ̅̅̅̅̅̅ Có số liệu ta nội suy HV theo bảng sau 260+ =262,125(HV lý thuyết) HV tính tốn thực nghiệm: SV: HV1=1,854 =1,854 HV2=1,854 =1,854 =253,87 HV3=1,854 =1,854 =251,35 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Tính tốn HV/HB ̅̅̅̅̅̅ Tính phần trăm sai số thực tế lý thuyết: SS HV1 so với : SS HV2 so với : SS HV3 so với : SS HRC tính tốn HRC lý thuyết : SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN Qua q trình đo đạt tính tốn quy trình kỹ thuật ta đạt kết chuẩn xác thực nghiệm lý thuyết Sai số xảy dụng cụ đo, mũi đâm bị mẻ, kết chấp nhận Sai số nhỏ HV tính tốn HV lý thuyết 0,88%, Sai số lớn HV tính tốn HV lý thuyết 4,11% Sai số HRC tính tốn HRC lý thuyết 8,5% SV: 10 ... =251,35 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Tính tốn HV/HB ̅̅̅̅̅̅ Tính phần trăm sai số thực tế lý thuyết: SS HV1 so với : SS HV2 so với : SS HV3 so với : SS HRC tính tốn HRC lý thuyết : SV: BÁO... lực ấn, chiều sâu, chiều rộng vết xước mà tính số đo độ cứng Phƣơng pháp đo độ cứng Brinell SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Nguyên lý phương pháp ấn viên bi thép cứng, lên bề mặt mẫu,... Rockwell xác định hiệu số chiều sâu, tác dụng tải trọng sơ P0 = 100N tải trọng P1 xem hình SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ a) Khi chưa tác dụng tải trọng; b) có tác dụng tải trọng