Rockwell metode

Rockwell-metoden [1]  er en metode til ikke-destruktiv test af materialers hårdhed . Den er baseret på måling af indtrængningsdybden af ​​en hård spids, kaldet en indenter, i materialet, der undersøges, når der påføres den samme belastning for hver hårdhedsskala. Afhængigt af skalaen, normalt 60, 100 og 150 kgf .

Som indrykning i metoden anvendes stærke kugler og diamantkegler med en topvinkel på 120° med en afrundet skarp ende.

På grund af sin enkelhed, hastighed sammenlignet med andre metoder og reproducerbarhed af resultater er det en af ​​de mest almindelige metoder til at teste materialer for hårdhed.

Historie

Måling af hårdhed ved den relative dybde af indtrængning af indenteren blev foreslået i 1908 af den wienske professor Ludwig ( Ludwig ) i bogen " Die Kegelprobe " (bogstaveligt talt "kegletest") [2] .

Metoden til at bestemme den relative indtrængningsdybde af en indenter, foreslået af Hugh og Stanley Rockwell, eliminerede fejl forbundet med mekaniske ufuldkommenheder i målesystemet, såsom tilbageslag , overfladedefekter og forurening af overfladen af ​​de testede materialer og dele.

Rockwell hårdhedstesteren, et instrument til bestemmelse af relativ indtrængningsdybde, blev opfundet af de indfødte i Connecticut , Hugh M. Rockwell (1890-1957) og Stanley P. Rockwell (1886-1940). Behovet for denne enhed var forårsaget af behovet for hurtigt at bestemme resultaterne af varmebehandling af stålkuglelejebure . Brinell-metoden , der blev opfundet i 1900 i Sverige, var langsom, uanvendelig til hærdet stål og efterlod et aftryk for stort til at blive betragtet som en ikke -destruktiv testmetode .

De indgav en patentansøgning for den nye enhed den 15. juli 1914; efter dets overvejelse blev patent nr. 1294171 dateret 11. februar 1919 udstedt [3] .

På tidspunktet for opfindelsen var Hugh og Stanley Rockwell (ikke direkte relateret) ansat af New Departure Manufacturing ( Bristol , Connecticut). New Departure , tidligere en stor producent af kuglelejer, blev en del af United Motors i 1916 og derefter af General Motors Corporation .

Efter at have forladt Connecticut-virksomheden flyttede Stanley Rockwell til Syracuse , New York , og den 11. september 1919 ansøgte han om en forbedring af den oprindelige opfindelse, som blev godkendt den 18. november 1924. Den nye enhed blev også patenteret under nr. 1516207 [4] [5] . I 1921 flyttede Rockwell til West Hartford , Connecticut, hvor han foreslog yderligere forbedringer [5] .

I 1920 gik Stanley Rockwell sammen med instrumentmageren Charles H. Wilson fra Wilson-Mauelen Company for at kommercialisere opfindelsen og udvikle standardiserede testmaskiner [6] .

Omkring 1923 grundlagde Stanley Rockwell virksomheden Stanley P. Rockwell , et varmebehandlingsfirma, der stadig eksisterer i dag i Hartford , Connecticut . Omdøbt til Wilson Mechanical Instrument Company , det skiftede hænder et par år senere. I 1993 blev virksomheden opkøbt af Instron Corporation .

Rockwell hårdhedsskalaer

Standarderne standardiserer 11 skalaer til at bestemme hårdheden i henhold til Rockwell-metoden ( A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T ), disse skalaer adskiller sig i type af indrykning, testbelastning og konstanter i formlen til beregning af hårdhed ud fra resultatmålingerne [7] .

To til tre indrykke er mest almindeligt anvendt: en 1/16" (1,5875 mm) kugle af wolframcarbid eller hærdet værktøjsstål eller en kugle med en diameter på 1/8" og en 120° konisk diamantspids . Standarderne giver, afhængig af skala 3, faste belastninger ved indrykning af indrykning - 60, 100 og 150 kgf.

Den numeriske værdi af hårdhed bestemmes af formlen, hvor koefficienterne afhænger af skalaen. For at reducere målefejlen tages den relative forskel i indtrængningsdybden af ​​indenteren fra tilstanden af ​​overfladen, der testes, når de primære og foreløbige (10 kgf) belastninger påføres (se figur).

For Rockwell hårdhed bruges forkortelsen HR , hvor det 3. bogstav angiver den skala, som testene er udført på ( HRA , HRB , HRC osv. op til HRT ). For eksempel HRC 64.

De mest udbredte Rockwell hårdhedsvægte
vægt indentor Belastning, kgf
MEN Diamantkegle med 120° spidsvinkel 60
PÅ 1/16" wolframkarbidkugle (eller hærdet stål) 100
FRA Diamantkegle med 120° spidsvinkel 150

Formler til bestemmelse af hårdhed

Jo hårdere materialet er, jo mindre vil spidsens indtrængningsdybde være i det. For at med en større hårdhed af materialet ikke opnås et lavere Rockwell hårdhedstal, bestemmes hårdheden af ​​formlen:

hvor forskellen  er forskellen mellem nedsænkningsdybderne efter fjernelse af hovedbelastningen og før dens påføring (under forspænding) i mm,  er konstanter afhængigt af den specifikke Rockwell-skala (se tabel).

Rockwell hårdhed er således en dimensionsløs størrelse .

De mest brugte Rockwell-vægte [8]
vægt Forkortelse Test belastning Indrykningstype Anvendelsesområde N s
EN HRA 60 kgf 120° diamant sfærisk * Wolfram-carbid 100 0,002 mm
B HRB 100 kgf Diameter 1⁄16 in. (1.588 mm)
stål, kugleformet		 Aluminiumslegeringer , bronze ,
blødt stål 		130 0,002 mm
C HRC 150 kgf 120° diamant sfærokonisk Hårde stål
med HRB > 100 		100 0,002 mm
D HRD 100 kgf 120° diamant sfærokonisk 100 0,002 mm
E HRE 100 kgf Diameter 1⁄8 tommer (3,175 mm)
stål, kugleformet 		130 0,002 mm
F HRF 60 kgf Diameter 1⁄16 in. (1.588 mm)
stål, kugleformet 		130 0,002 mm
G HRG 150 kgf Diameter 1⁄16 in. (1.588 mm)
stål, kugleformet 		130 0,002 mm
* Radius af sfærisk afrunding af toppen af ​​keglen 0,2 mm

Metode til test af industriel Rockwell hårdhedstester

Faktorer, der påvirker målenøjagtigheden

Sammenligning af hårdhedsskalaer

Enkelheden af ​​Rockwell-metoden (hovedsageligt fraværet af behovet for at måle fordybningsdiameteren) har ført til dens udbredte anvendelse i industrien til testning af hårdhed. Der kræves heller ikke høj renhed af den målte overflade, f.eks. er ulempen ved Brinell- og Vickers-metoderne behovet for at måle størrelsen af ​​aftrykket ved hjælp af et mikroskop og kræver overfladepolering.

Ulempen ved Rockwell-metoden er dens lavere nøjagtighed sammenlignet med Brinell- og Vickers- metoderne .

Der er en sammenhæng mellem hårdhedsværdier målt ved forskellige metoder (se f.eks. figur - konvertering af HRB hårdhedsenheder til Brinell hårdhed for aluminiumslegeringer ). Afhængigheden er ikke-lineær. Der er regulatoriske dokumenter, der sammenligner hårdhedsværdier målt ved forskellige metoder (for eksempel ASTM E-140 ).

Evaluering af mekaniske egenskaber ved hårdhedstests

Værdien af ​​Rockwell hårdhed er forbundet med andre styrkeegenskaber af stoffer. Denne forbindelse blev undersøgt af sådanne materialeforskere som N. N. Davidenkov , M. P. Markovets og andre.

For eksempel kan flydespændingen af ​​et stof bestemmes ud fra resultaterne af en prøve med indrykningshårdhed . For rustfrit stål med højt krom efter forskellige varmebehandlingstilstande var afvigelsen af ​​resultaterne opnået ved denne metode fra destruktive metoder kun +0,9 % .

Forholdet mellem hårdhedsværdier og andre trækstyrkeegenskaber såsom trækstyrke ( trækstyrke ), forskydningsforhold og ægte brudstyrke er også blevet undersøgt.

Se også

Noter

  1. ↑ Understregning i sætningen "Rockwell-metoden" . Hentet 28. september 2021. Arkiveret fra originalen 28. september 2021.
  2. ↑ Kehl GL The Principles of Metallographic Laboratory Practice, 3. udgave, McGraw-Hill Book Co., 1949, s. 229.
  3. ↑ HM Rockwell & SP Rockwell Hardness-Tester, US Patent 1294171, Feb 1919.
  4. ↑ SP Rockwell The Testing of Metals for Hardness // Transactions of the American Society for Steel Treating, Vol. II, nr. 11, august 1922, s. 1013-1033.
  5. ↑ 1 2 S. P. Rockwell Hardness-Testing Machine, US Patent 1516207, Nov 1924.
  6. ↑ Lysaght V.E. Indentation Hardness Testing, Reinhold Publishing Corp., 1949, s. 57-62.
  7. ↑ ISO 6508-1:2005. metalliske materialer. rockwell hårdhedstest. Del 1: Testmetode (skala A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
  8. ↑ Smith, William F. & Hashemi, Javad (2001), Foundations of Material Science and Engineering (4. udgave), McGraw-Hill, s. 229, ISBN 0-07-295358-6 

Litteratur

Normative dokumenter