Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.IY.1968 55143 KI. 42 k, 36/02 MKP «h«Ul CAPA ftv illl/fl ;ZY!LLNIa| UKD Urzadti P Twórca wynalazku i Dr inz. Franciszek Rudol, Kraków (Polska) wlasciciel patentuj Urzadzenie do badania twardosci w miejscach trudnodostepnych oraz sposób przeprowadzania pomiaru twardosci przy zastosowaniu tego urzadzenia Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ba¬ dania twardosci cial stalych w miejscach trud¬ nodostepnych, oparte na zasadzie obciazania wglebnlika poprzez odpowiedni uklad dzwigni, przy' czym wglebnik obciaza sie znana dowolna wielkoscia sily obciazajacej, lub tez nieznana, której wielkosc okresla sie na podstawie plytki wzorcowej, oraz sposób przeprowadzania pomia¬ ru polegajacy na wykonaniu odcisku urzadzeniem wedlug wynalazku lub innym i mierzeniu jego charakterystycznych wielkosci za pomoca urza¬ dzenia podobnego do peryskopu lub mierzeniu tych charakterystycznych wielkosci na replice te¬ go odcisku.Urzadzenia i sposoby dotychczas stosowane nie pozwalaly na mierzenie twardosci w dowolnych miejscach badanego przedmiotu, czy to ze wzgle¬ du na konstrukcje ukladu dzwigniowego, czy tez na mozliwosci otrzymania dokladnych wyników pomiaru. Na przyklad jeden ze znanych prze¬ nosnych twardosciomierzy nie zdaje w praktyce egzaminu, gdyz zmierzona Jiim twardosc metoda Rcckwella nie odpowiada stanowi faktycznemu, natomiast pomiar twardosci metoda Brinella lub Vickersa jest niemozliwy do przeprowadzenia, gdyz nie istnieja urzadzenia optyczne do mierze¬ nia srednic odcisków w takich miejscach jak wewnetrzne powierzchnie tulei mniejszych roz¬ miarów i na znacznej glebokosci.Bylo wiele prac przeprowadzonych w celu wy- 15 20 25 nalezienia takiej metody, która pozwolilaby nie¬ mal w kazdym miejscu przedmiotu o bardziej skomplikowanych ksztaltach zbadac twardosc, lecz nie daly one zadowalajacych wyników. Glównym powodem tego byla trudnosc mierzenia charakte¬ rystycznych wielkosci odcisków sluzacych do okreslania twardosci. Tak wiec podany nizej spo¬ sób i urzadzenie wedlug wynalazku uzupelniaja luke w technice pcmiarów twardosci, stwarza¬ jac mozliwosc badania twardosci, nawet w miej¬ scach o szczególnie utrudnionym dostepie. Po¬ wszechnie wiadomo, ze metody Brinella i Vicker- sa wykazuja liczne wady i z tego wzgledu uwa¬ za sie je za przestarzale. Wad tych nie wykazuje tak zwana ujednolicona metoda pomiaru twardo¬ sci oznaczona symbolem HR'C, w której wgleb¬ nik pcsiada ksztalt stozka o kacie wierzcholko¬ wym 120°, lub stozka Rockwella.Metoda ta zastosowana do badan porównaw¬ czych wprawdzie pozwala na przeprowadzanie do¬ kladnych pomiarów na duzych przedmiotach i tam, gdzie nie udaje sie mierzyc twardosci za pomoca twardosciomierzy przenosnych, elektromagnetycz¬ nych lub elektroindukcyjnych, jednak ta metoda nie mozna mierzyc twardosci na wewnetrznych powierzchniach tulei przelotowych lub zaslepio¬ nych o srednich lub mniejszych wymiarach, a takze w innych trudnodostepnych miejscach.Jest to obecnie wazne w zwiazku z powszech¬ nym stosowaniem powierzchniowego utwardzania 5514355143 3 przez obróbke cieplna bez zmiany skladu che¬ micznego lub ze zmiana skladu chemicznego, np. chromowania lub t.p. Mozliwosci przeprowadza¬ nia takich ipomiarów stwarza urzadzenie i spo¬ sób wedlug wynalazku.Urzadzenie do badania twardosci w miejscach trudnodostepnych, wedlug wynalazku, przedsta¬ wiono na rysunku, na którym fig. 1 stanowi przy¬ klad urzadzenia sluzacego do pomiaru twardosci na wewnetrznej powierzchni tulei zaslepionej i przelotowej, fig. 2 stanowi przyklad odmiany urza¬ dzenia dostosowanego do pomiaru twardosci na wewnetrznej powierzchni kryzy w tulei zaslepio¬ nej, fig. 3 przedstawia dalsza odmiane urzadzenia, w którym wielkosc sily obciazajacej wywieranej na wglebnik okresla sie za pomoca plytki wzor¬ cowej, fig. 4 przedstawia przykladowo replike od¬ cisku stozka Rockwella w powiekszeniu.Urzadzenie pokazane na fig. 1 posiada jedno ramie dzwigni 1 dluzsze, a drugie krótsze. Dzwig¬ nia 1 obraca sie na lozysku tocznym 2. Krótsze ramie; dzwigni 1 posiada czop gwintowany 3, na którym nakrecone sa ciezarki 4 stanowiace prze¬ ciwwage 4. Dzwignia 1 ustawiona jest na podsta¬ wie 5. Podstawa 5 moze byc zamocowana na wspólnej podstawie, na której ustawia sie bada¬ ny przedmiot lub tez oddzielnie.Wskazane jest stosowanie oddzielnego stolika przedmiotowego ze sruba podnosna i przesuwnym stclikiem. Dluzsze ramie dzwigni 1 na jednym koncu jest zaopatrzone we wglebnik 6, a na dru¬ gim koncu posiada znaki 7, wskazujace w których miejscach nalezy obciazac dzwignie 1 sila Plf aby w osi wglebnika 6 uzyskac sile P'. W przypadku pomiaru twardosci wewnetrznej scianki tulei przelotowej, mozna zastosowac sile znacznie mniejsza P2, nawet przez obciazanie bezposrednie.Odmiana urzadzenia przedstawiona na fig. 2, jest dodatkowe wyposazona w belke laczaca 9 z wy¬ siegnikiem Id, zamocowana na ramieniu dzwig¬ ni 1 w miejscu, gdzie uprzednio byl zamocowany wglebnik 6.W tym przypadku wglebnik 6 jest zamocowany na wysiegniku 10. Aby umozliwic pomiar na kry¬ zach przy mozliwie malych otworach, wysiegnik 10 stanowi czesc luzna i jest on laczony z belka 9 za pomoca zamka 11 i dodatkowo zabezpiecza¬ ny zapadka 12. Tak jak poprzednio, urzadzenie to mozna obciazac sila P4 w miejscach 7 lub za pomoca sily P2 przy uzyciu przedluzacza 8.We wszystkich przypadkach przekladnie dzwig¬ ni ustala sie na podstawie obliczen momentów sil lub z pomiaru twardosci próbki o znanej twar¬ dosci.Na fig. 3 rysunku przedstawiona jest odmiana urzadzenia, posiadajaca na kcncu ramienia dzwig¬ ni 1 zamocowany na sprezynie plaskiej 13 wgle¬ bnik 6, oraz wkladana w wyciecie trapezowe plyt¬ ke wzorcowa 14 o znanej twardosci, wykonana na przyklad z aluminium, miekkiej stali, lub two¬ rzyw sztucznych. Ramie dzwigni 1 i ramie opo¬ rowe 19 posiadaja pary otworów 15, w które wklada sie drobnozwcjowa srube 16. Lacznik przegubu 17 umozliwia obrócenie ramienia opo¬ rowego 19 o kat 360° w polozenie 2'. W tym przypadku zamiast srulby dociskajacej 16, w od¬ powiednia pare otworów 15 zaklada sie srube rozpierajaca 18.Opisane urzadzenia sluza do otrzymywania 5 trwalego odcisku w miejscu przeprowadzania po¬ miaru. W przykladach przedstawionych na fig. 1 i fig. 2 sile obciazajaca Px wywiera sie najczes¬ ciej za pomoca prasy Brinella, choc moga byc do tego celu uzyte zrywarki i inne prasy. Wielkosc 10 sily Pj dobiera sie w zaleznosci od twardosci ba¬ danego materialu i zadanej wielkosci odcisku.Na przyklad przy twardosci badanego materia¬ lu 100 HR'C, aby otrzymac srednice cdcdsku 0,5 mm, w osi wglebnika 6 musi dzialac sila P/ = 15 =22,7 kG, a przy twardosci 500 HR'C — musi dzialac sila P' = 113 kG. Wlasciwe ustawienie i zrównowazenie urzadzenia za pomoca przeciw¬ wagi 4 jest konieczne w przypadku pomiaru twardosci przy malych silach obciazajacych. 20 Urzadzenie pokazane na fig. 3 sluzy do bada¬ nia twardosci w miejscach trudnodostepnych me¬ toda porównawcza statyczna. Plytka wzorcowa 14 spelnia tutaj rcle dynamometru i w przypadku zastosowania wglebnika 6 w ksztalcie dwustron- 25 nego stozka o kacie wierzcholkowym 120° twar¬ dosc oblicza sie wedlug wzoru: 30 35 45 HR'CP = HR'CW — (kG/mm2) a gdy od strony badanego materialu zastosuje sie stozek Rockwella wtedy twardosc oblicza sie ze wzcru: HR Cp = HR Cw (£ _ o,0033 m » (kG/mnA gdzie w obu wzorach oznaczaja: HR'CP — twardosc badanego materialu w skali HR'C mierzona sposobem porównaw¬ czym; HR'CW — twardosc plytki wzorcowej w skali HR'C; dw — srednia srednice odcisku otrzymanego na plytce wzorcowej wyrazona w mm; dm — srednia srednice odcisku otrzymanego" na badanym materiale wyrazona w mm. 50 Pomiar mozna przeprowadzac, gdy ramie opo¬ rowe 19 bedzie znajdowalo sie na zewnatrz tulei, lub jak to zaznaczono liniami przerywanymi, be¬ dzie znajdowalo sie wewnatrz tulei w pozycji 19'.W pierwszym przypadku stosuje sie srube 16 55 dzialajaca sciskajaco, w drugim, srube 18 dziala¬ jaca rozpierajace. Sruby te nalezy zakladac w pare otworów znajdujacych sie mozliwie najbli¬ zej badanej tulei.Aby okreslic twardosc badanego materialu na- 60 lezy zmierzyc srednice lub tez inne parametry otrzymanego odcisku. Sposób pomiaru charakte¬ rystycznych wielkosci odcisku wedlug wynalazku polega na zastosowaniu urzadzen lusterkowych lub pryzmatowych w polaczeniu z lupka lub mi- 65 krotskopem, to jest urzadzen podobnych do pery-/ 55143 skopu, albo tez przy zastosowaniu replik. W pier¬ wszym przypadku pomiar srednicy odcisku jest klopotliwy i w warunkach warsztatowych prawie niemozliwy do przeprowadzenia. Bardziej prosty i 'wygodny jest pomiar przy zastosowaniu repli¬ ki. Replika jest niejako modelem odcisku. Mozna ja otrzymac róznymi sposobami, a to przez wle¬ wanie na odcisk: siarki, gipsu, polakrylu lub in¬ nych twardniejacych na zimno i bezskurczowych tworzyw cieklych.Sposobem wtlaczania plasteliny, parafiny, olo¬ wiu, aluminium, folii plastykowych i tym po¬ dobnych, lub tez, stosujac natryskiwanie jak to ma miejsce w metalizacji natryskowej. Na fig. 4 przedstawiono przykladowo rysunek repliki od¬ cisku stozka Rockwella w powiekszeniu. Z ry¬ sunku tego widac, ze w latwy sposób na takiej replice mozna przeprowadzic pomiar srednicy od¬ cisku i to zarówno w przekroju, jak to pokazano na rysunku ogladajac cien repliki, lub tez w wi¬ doku z góry.W przypadku silosowania replik dokladnosc po¬ miaru twardosci zalezy glównie od dokladnosci mierzenia srednic odcisków, a ta z kolei zalezy od zastosowania odpowiedniego urzadzenia optycz¬ nego na przyklad lupki, mikroskopu lub nawet przy pomiarach mikrotwardosci mikroskopu elek¬ tronowego. PL