Veleuilite u Slavonskom BroduStudij proizvodno strojarstvo

V. semestar ak. god. 2010./11.

I. SEMINARSKI RAD IZ KOLEGIJA:

IZBOR I PRIMJENA MATERIJALA

Tema: Ispitivanje tvrdoe Brinellovom metodom

Prezime i ime: xxx Matini broj: xxx Datum: 22.11.2010.

1. Uvod

to je tvrdoa?

Po definiciji, tvrdoa predstavlja otpornost materijala prema prodiranju nekog drugog znatno tvreg tijela. Prema Mohs-u svi materijali su prema tvrdoi svrstani u 10 razreda. Najtvrem materijalu - dijamantu pripada tvrdoa 10, a najmeka je milovka (puder) s tvrdoom 1. Metoda je zbog slabe selektivnosti neprimjerena za materijale u strojarstvu, pa se koristi danas iskljuivo u mineralogiji. Unato tome to tvrdoa ne predstavlja fizikalno egzaktno definirano mehaniko svojstvo, mjerenje tvrdoe je jedan od najrairenijih postupaka na podruju ispitivanja mehanikih svojstava. Razlog tome je s jedne strane to je tvrdoa u korelaciji s nekim drugim mehanikim svojstvima (npr. Rm), a s druge strane mjerenje tvrdoe je jednostavnije i prije svega bre od ispitivanja nekih drugih mehanikih svojstava.Ispitivanje tvrdoe

Tlanom silom odreenog iznosa u uzorak se utiskuje indentor (kaljena elina kuglica, dijamantna piramida ili dijamantni stoac). Mjeri se trajna deformacija na povrini materijala koji se ispituje.Tvrdoa se izraava naprezanjima na povrini udubljenja.Za mjerenje tvrdoe nisu potrebni posebno izraeni uzorci ve je mjerenje mogue, ovisno o metodi, na poluproizvodima ili ak na gotovim proizvodima. Zbog toga su se s vremenom razvile razliite metode mjerenja tvrdoe. U ovom seminaru obradit emo Brinellovu metodu ispitivanja.

2. Brinellova metoda ispitivanja tvrdoePostupak sa statikim djelovanjem kod kojeg je tvrdoa definirana odnosom sile i povrine dobivenog otiska. Slika 1. Otisci zakaljene kuglice

Slika 2. Otisak (kalota)

Kod Brinell-ove metode je tijelo koje se utiskuje u metal (po ovoj metodi se mjeri iskljuivo tvrdoa metalnih materijala) kuglica od kaljenog elika. Tijelo koje se utiskuje openito se naziva penetrator ili indentor. Kod Brinella je dakle penetrator zakaljena elina kuglica. Iznimno za mjerenje tvrih materijala koristi se kuglica od tvrdog metala ("WIDIA"). Kuglica se (slika 3.) pritie odreenom silom a u materijalu proizvodi otisak oblika kalote.

Slika 3. Utiskivanje kuglice u materijal

Slika 4. Kuglica i otisak kod Brinellove metodeProraun tvrdoeTvrdoa po Brinell-u je po definiciji :

gdje su :

F - sila kojom je optereivana kuglica

S - povrina kalote kugle-otiska koji je u materijalu nainila elina kuglica.

Pomou mjernog poveala mjeri se promjer baze kugline kalote (d) i tvrdoa se odreuje pomou izraza :

gdje su :

F - sila u N

D - promjer kuglice u mm

d - promjer baze kugline kalote (otiska) u mm.

Kod ove metode se na tvrdou zakljuuje na temelju veliine otiska. Promjer eline kuglice D moe biti od 1-10 mm (1, 2, 2.5, 5 i 10 mm), a sila kojom se optereuje kuglica F takva da veliina proizvedenog otiska (d) bude u slijedeem omjeru s promjerom kuglice D:

d=(0,24 - 0,6)D .

Ukoliko je promjer otiska (d) manji od 0,24D znai da je primijenjena premala sila (F), odnosno ukoliko je d>0,6D znai da je sila (F) bila prevelika. Iz toga proizlazi da je kod mjerenja tvrdoe po Brinellu rezultat mjerenja ovisan o primijenjenoj sili. Pravilan izbor sile (F) prema veliini kuglice (D) reguliran je izrazom :

gdje su :

F - potrebna sila u N

D - promjer kuglice u mm

X - "stupanj optereenja" - praktiki konstanta za pojedine materijale.

Iznos konstante X je npr. Fe-C legure X=30, za Cu i Cu-legure X = 10 itd.

Nadalje veliina kuglice koju treba primjeniti, a implicite i iznos sile ogranieni su

debljinom uzorka, sa slijedeim izrazom :

h0,6D,

gdje je h - debljina uzorka. Ukoliko bi debljina uzorka bila manja od propisane, bila bi

onemoguena potpuna, neometana plastina deformacija u materijalu, a s time i ispravan rezultat mjerenja.

Vrijednost izmjerene tvrdoe Brinellovom metodom pie se npr. na slijedei nain:

HB10/29420/15=165 , to znai da je kuglica promjera D = 10 mm, optereivana silom F=29420 N u trajanju od 15 sekundi.

S kuglicom od kaljenog elika dozvoljeno je tvrdou mjeriti do vrijednosti HB=450 dok se za

tvre materijale mora koristiti kuglica iz tvrdog metala.Prednosti ove metode :

lako mjerenje veliine otiska, dovoljno je mjerno povealo

metoda je selektivna - mjerno podruje od 0-450 jedinica za elinu kuglicu

jednostavna priprema povrine - dovoljno je i grubo bruenje.Nedostaci:

ne mogu se mjeriti materijali visoke tvrdoe

tvrdoa je ovisna o optereenju, pa prema "stupnju optereenja (X)" treba izabrati odgovarajuu silu

otisak je relativno velik, pa funkcionalno ili estetski nagruje povrinu (ukoliko se tvrdoa mjeri na proizvodu a ne na uzorku).Izvori: - I. Vitez: ''Ispitivanje mehanikih svojstava metalnih materijala'', Sveuilite J.J.Strossmayera u Osijeku, SFSB, Slavonski Brod, 2006. godina. - B. Kraut: ''Strojarski Prirunik'',deveto hrvatsko ili srpsko izdanje,Tehnika knjiga, Zagreb

http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zm/pdf/nastava/materijali_i_tehnoloski_postupci/skripta/skripta-lekcija_12(mitp).pdfhttp://www.vorax.hr/dokumenti/hr/mjer_tvr_hr.htmlhttp://www.fsb.hr/NewsUpload/30_09_2006_4827_Materijali_I_treci_dio.pdf