Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

Индентор под действием предварительной нагрузки Ра вдавлизается в испытуемую поверхность на глубину ha- Затем к нагрузке Р 0 добавляется основная нагрузка Р i и под действием суммарной нагрузки глубина проник­ новения индентора составит величину h b После этого основную нагрузку Р\ внимают, а предварительную оставляют.

Индентор отжимается металлом обратно, но не доходит до уровня h a на некоторую величину, .равную к\—ha. Величина (/г,—h 0) принята за ха­ рактеристику твердости металлов по Роквеллу.

Индентор часового типа, применяемый для измерения глубины отпечат­ ка, имеет 100 делений. Каждое из них соответствует перемещению инденто­ ра на 0,002 мм. Чем тверже испытуемый материал, тем меньше разность lii— ho и тем больше число твердости по Роквеллу. Измерения твердости по Роквеллу может производиться по трем шкалам Л и С (черная), В (крас­ ная). Выбор шкалы зависит от твердости испытуемого материала и приве­

Следует отметить, что между числами твердости материала, определен­ ными различными методами, существует корреляционная связь. Это позво­ ляет с помощью таблиц переводить значения твердости, полученные какимлибо одним методом, в значения твердости по другим методам. Так, твер­ дость детали,, измеренная по методу Бринелля и равная НВ 202, соответст­ вует твердости по Роквеллу HRB 94 или HRC 17, твердости по Виккерсу

11V 201.

По числу твердости, для ряда сталей, можно приближенно оценить их предел прочности при растяжении. Например, для углеродистых сталей

« в =0,36, для хромансиля НВ

И с п ы т а н и е на м и к р о т в е р д о с т ь (ГОСТ 9450—60) позволяетопределять твердость очень небольших по площади и толщине участков ма­ териала. Определение микротвердости производится вдавливанием алмазной четырехгранной пирамиды под нагрузкой от 0,005 до 0,5 кгс и последующим измерением полученного отпечатка с помощью микроскопа. Величина микро­ твердости определяется отношением действующей нагрузки Р к площади поверхности отпечатка F :

Р _

Ия- F '

Размерность величины микротвердости (сила/площадь), как правило, не указывается. По существу метод микротвердостн — это метод Виккерса, при­ способленный для измерения твердости на очень небольших участках де­ талей.

Измерение микротвердости производится на приборах типа ПМТ-3 и нашло широкое применение для испытания на твердость мелких деталей

239

часов п приборов, фольги, тонком проволоки, тонких гальванических и дру­ гих покрытий, окисиых пленок, поверхностных слоев деталей, упрочненных различными методами, стекол и эмалей, которые ввиду высокой хрупкости трудно испытывать другими методами.

§ 38. Технологические испытания

При технологических испытаниях материалов определяют показатели их

личию трещин, расслоений и т. п.), или по измерению деформации, полу­ ченной после действия нагрузки (угол загиба, число загибов и т. п.).

Быстрота проведения технологических испытаний, а также возможность использования несложных приборов позволяют их широко применять для массового контроля.

Многие технологические испытания стандартизованы. Рассмотрим крат­ ко некоторые из них.

И с п ы т а и и ям на ос а д к у (ГОСТ 8817—73) подвергаются черные металлы и алюминиевые сплавы в холодном или горячем состоянии. Испы­ тания проводятся с целью контроля прутков и проволоки, из которых изго­ тавливают крепежные изделия (болты, заклепки и др.) горячей или холод­ ной высадкой, а также торцевой штамповкой. При этих испытаниях опре­ деляют способность материала к деформации и обнаруживают дефекты по­ верхности.

Образцы для испытания должны иметь следующие размеры: диаметр или толщина равны соответствующему размеру изделия; высота стальных образцов берется равной двум диаметрам или двум сторонам квадрата (для алюминиевых образцов — полутора диаметрам). Испытания проводятся под

hп /||

-V — -----— ■ 100%.

Материал считается годным, если на боковой поверхности образца, испы­ танного до определенной деформации Л’, оговоренной в технической доку­ ментации, не наблюдается трещин, надрывов, закатов. На боковой поверх­ ности образцов из алюминиевых сплавов не допускаются также шерохова­

локи). Толщина образцов равна толщине исходного материала, а ширина — в три раза больше толщины. Испытание производится под прессом или мо­ лотком. Расплющивание образцов из полос или листов производится до увеличения ширины стандартного образца до значений, указанных в техни­ ческих условиях на материал. При испытании заклепок расплющивание про­ изводится на образцах высотой, равной 2,2 диаметра, до получения головки заданных размеров. Материал считается годным, если после испытания на поверхности образцов не наблюдаются трещины и надрывы.

Кроме рассмотренных видов испытаний, существует несколько видов технологических проб металлов:

240

п р о б а на в ы д а в л и в а н и е (вдавливание), которой подвергаются листы и ленты. На образце с помощью пуансона и матрицы выдавливается лунка. По глубине вытяжки, полученной перед разрушением металла, оце­ нивают его пластичность;

п р о б а на с к р у ч и в а н и е (ГОСТ 1545—63) применяется для про­ волоки диаметром не более 10 мм. Оценкой способности к пластической де­ формации служит число скручивании образца определенной длины на 360°; п р о б а на г и б с п е р е г и б о м определяет способность проволо­ ки, полос и листов претерпевать в холодном состоянии пластическую де­

формацию изгиба. Образец, вертикально закрепленный в приборе, поперемен­ но загибают вправо и влево на 90° до разрушения или до числа перегибов, установленных технической документацией. Для проволоки диаметром от 0,8 до 7,0 мм проба на гиб с перегибом стандартизована ГОСТ 1579—63.

§ 39. Металлографические методы контроля качества

Металлографические методы исследования металлов, сплавов, загото­ вок и деталей заключаются в непосредственном наблюдении за их структу­ рой невооруженным глазом или при помощи лупы, металлографического или электронного микроскопа.

Металлографические методы разделяют на макро- и микроскопический

анализы; макроскопический осуществляется невооруженным глазом или при по­

мощи лупы и бинокулярного микроскопа с увеличением до 30—50 раз; микроскопический осуществляется с помощью микроскопов с увеличе­

шлифы, вырезанные из полуфабрикатов, заготовок или деталей.

Подготовка шлифов для макроанализа во многих случаях ограничивает­ ся вырезкой образцов, их грубым шлифованием и последующим травлением. Подготовка шлифов для микроанализа — операция более сложная, вклю­ чающая тонкое шлифование, полирование и травление. Образцы для микро­ анализа вырезают из тех мест изделия, которые являются наиболее важны­

ми в эксплуатационных условиях.

При вырезке и изготовлении образцов для металлографического анали­ за нельзя допускать их нагрева выше 100—150° С, в противном случае мо­ гут произойти структурные изменения, искажающие действительное строе­ ние сплава.

Методики изготовления макро- и микрошлифов для металлографическо­ го анализа приведены во многих руководствах, инструкциях и стандартах.

М а к р о с к о п и ч е с к и й а н а л и з используется в заводской практи­ ке для контроля качества сырья, полуфабрикатов и изделий. С помощью макроанализа определяются:

металлургические пороки: раковины, волосовины, флокены и др.; качество ковки, например, направление волокна материала деталей, из­

готовленных из деформируемых сталей и сплавов; величина зерна и наличие разнозернистости;

наличие, расположение и глубина слоя металла, упрочненного поверх­ ностной закалкой или химико-термической обработкой (цементация, азоти­ рование и др.);

представление о их свойствах.

Микроанализ позволяет выявлять: загрязненность металла неметалличе­ скими включениями; фазовый и структурный состав сплава; глубину слоя обезуглероживания; структуру и глубину поверхностного слоя деталей, под­ вергшихся химико-термической обработке; толщину поверхностных металли­ ческих покрытий; характер п глубину проникновения коррозионных пора­ жений.

Кроме того, с помощью мнкрранализа выявляются микротрещнны, устанавливается величина зерна, контролируется качество сварных и паяных соединений. Микрошлифы рассматриваются как в нетравленом, так и в трав­ леном (обработанном специальными реактивами) состоянии.

На нетравленой поверхности мнкрошлнфа под микроскопом могут быть выявлены неметаллические включения — сульфиды, окислы, а также шлако­ вые включения. Для выявления структуры материала шлиф подвергается травлению. Для оценки металла по количеству и характеру расположения неметаллических включений служит ГОСТ 1778—70, который предусмат­ ривает оценку металла высокой чистоты методом сравнения с эталонными шкалами при увеличении в 200 раз. Следует отметить, что ГОСТ 1778—70 предусматривает новые методы подсчета количества и измерение размеров включений в сплавах, в частности, с применением автоматический счетчиков, включающих фотоэлектронные устройства и ЭЦВМ.

В ряде случаев микроанализ позволяет определить причину понижен­ ных механических свойств материала. Так, перегрев стали всегда ведет к снижению механических свойств и изменению ее микроструктуры.

Многие стандарты на стали и сплавы содержат эталоны характерных микроструктур, по которым н проводится оценка их качества (например,

ГОСТ 5952—63, ГОСТ 5950—63. ГОСТ 10801—64 и др.).

Г л а в а XI

КАПИЛЛЯРНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

§40. Область применения капиллярных методов контроля

иих характеристика

Основное назначение капиллярных методов контроля — это выявление открытых нарушении сплошности поверхностных слоев деталей, изготовленных из металлов и неметаллов. Про­ ведение контроля возможно как в процессе изготовления де­ талей, так и в процессе их эксплуатации и восстановления.

В настоящее время эти методы контроля нашли широкое применение во многих отраслях промышленности. Основна'я область применения капиллярных методов — контроль изде­

242