SU1573393A1

SU1573393A1 - Method of determining hardness of materials

Info

Publication number: SU1573393A1
Application number: SU853864246A
Authority: SU
Inventors: Виктор Александрович Клочко; Юрий Георгиевич Артемьев; Сергей Викторович Артемьев; Арнольд Викторович Кирякин; Иван Борисович Зеленов
Original assignee: Всесоюзный Заочный Политехнический Институт
Priority date: 1985-03-05
Filing date: 1985-03-05
Publication date: 1990-06-23

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл оценки основных прочностных свойств металлов и сплавов - предела текучести и предела прочности. Целью изобретени вл етс повышение точноти определени твердости материалов. Способ служит дл обеспечени сопоставимости результатов контрол свойств материалов при изменении условий проведени испытаний и дл расширени функциональных возможностей методов, основанных на упругом отскоке бойка. Способ заключаетс в том, что нанос т удар бойком по поверхности испытуемого материала, измер ют амплитуду ударного ускорени и длительность нагружени соудар ющихс тел, величины которых используютс дл оценки твердости материалов. При испытани х материалов удар нанос т бойком, выполненным в виде геометрической фигуры, оставл ющей в материале подобные отпечатки, а оценку твердости провод т по отношению амплитуды удара к квадрату длительности этапа нагружени . Дл оценки твердости удар нанос т бойком, выполненным в виде четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136° с известной массой. При этом можно рассчитать статическую твердость при невосстановленном отпечатке по Виккерсу по формуле: HV=KHD_V, - где HD_V - динамическа твердостьThe invention relates to a testing technique and can be used to assess the basic strength properties of metals and alloys - yield strength and tensile strength. The aim of the invention is to increase the accuracy in determining the hardness of materials. The method serves to ensure the comparability of the results of testing the properties of materials with changing test conditions and to expand the functionality of methods based on the elastic rebound of the striker. The method consists in striking briskly on the surface of the test material, measuring the amplitude of the shock acceleration and the duration of loading of the impacting bodies, the magnitudes of which are used to estimate the hardness of the materials. When materials are tested, the impact is applied by a striker made in the form of a geometrical figure leaving similar prints in the material, and the hardness is evaluated by the ratio of the amplitude of the impact to the square of the duration of the loading phase. To assess the hardness of a blow, a blow is applied with a striker made in the form of a tetrahedral pyramid with an apex angle of 136 ° with a known mass. In this case, it is possible to calculate the static hardness with an unrestored Vickers print using the formula: HV = KHD _V , - where HD _V is the dynamic hardness

K - посто нный коэффициент дл данных соударений. 2 ил.K is a constant coefficient for these collisions. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к испытани м материалов на твердость при динамическом нагружении0The invention relates to a testing technique, namely to the testing of materials for hardness under dynamic loading.

Цель изобретени - повышение точности за счет обеспечени посто нства формы, кривой ударного ускорени The purpose of the invention is to improve the accuracy by ensuring the constancy of the shape, the shock acceleration curve

На,фиг.1 изображена структурна схема устройства, реализующего пред-.On, figure 1 shows a structural diagram of a device that implements the pre-.

лагаемый способ; на фиг.2 - импульсы соударени бойка с испытуемыми материалами, имеющими различную твердость.lagged way; FIG. 2 shows pulses of impact of a striker with test materials having different hardness.

Устройство содержит боек 1 с установленным на нем ударным акселерометром 2 и с индентором 3, выполненным в виде геометрической фигуры, оставл ющей в материале подобныеThe device contains a head 1 with a shock accelerometer 2 installed on it and with an indenter 3 made in the form of a geometric figure, leaving in the material similar

отпечатки, схему 4 измерени амплитуды напр жени и схему измерени 5 времени, входы которых св заны с выходом акселерометра 2, а выходы - с входами арифметического устройства 6fingerprints, voltage amplitude measurement circuit 4 and time measurement circuit 5, the inputs of which are connected to the output of the accelerometer 2, and the outputs to the inputs of the arithmetic unit 6

Твердость материалов по предлагаемому способу определ етс следующим образом.The hardness of the materials according to the proposed method is determined as follows.

Бойком 1 и установленным на нем ударным акселерометром 2 и инден- тором 3 нанос т удар по поверхности материала при его свободном падении или при принудительном разгоне до скорости соударени Ve, При соударении ударное ускорение бойка а измен етс за врем упругопластического деформировани материала (длительность нагружени соудар ющихс тел) t до величины ат и затем снова до нул за врем упругого восстановлени испытуемого материала и бойка t. Скорость же измен етс от величины VQ до 0 ( момент остановки бойка , а затем до величины V,, (отрыв бойка от материала). Скорость внедрени бойка может быть представлена выражениемThe striker 1 and the shock accelerometer 2 and the indenter 3 mounted on it strike the material surface when it falls free or when forced accelerating to the collision speed Ve. When colliding, the shock acceleration of the striker changes during the elastoplastic deformation of the material (the duration of the collision t) t to the value of at and then again to zero during the elastic recovery time of the test material and striker t. The speed varies from VQ to 0 (the moment the striker stops, and then to V ,, (striker stripping from the material). The striker insertion speed can be represented by

о i amax maxabout i amax max

Величина максимальной упругоплас- тической деформации (hmax), соответствующа моменту времени достижени ускорени величины аThe magnitude of the maximum elastoplastic deformation (hmax) corresponding to the instant of time when the acceleration is reached.

(при V 0) может быть записана в виде(with V 0) can be written as

maxmax

1 max1 max

-Si -v.-Si -v.

С, WITH,

max max

где С А и С2 - соответственно, коэффициенты формы кривой ударного ускорени и упругопластической деформации на этапе нагружени ,where C A and C2 are, respectively, the shape of the shock acceleration curve and the elastoplastic deformation at the loading stage,

В данном случае коэффициенты С,, и С2 вл ютс посто нными величинами , что обеспечиваетс использованием бойка, оставл ющего геометрически подобные отпечатки при динамическом способе испытани материалов на тверДОСТЬ0In this case, the coefficients C ,, and C2 are constant values, which is ensured by the use of a die that leaves geometrically similar imprints in the dynamic method of testing materials for hardness

При данном динамическом методе определени твердости, основанном на измерении параметров соударени в процессе внедрени индентора в поверхность материала выражение дл динамической -твердости (НД) можно представить в видеWith this dynamic method of determining the hardness, based on the measurement of the parameters of impact in the process of introducing the indenter into the surface of the material, the expression for the dynamic hardness (ND) can be represented as

HD Hd

LjnajLLjnajL

(FOTH )нв(FOTH) nv

где Р - максимальна контактна where P is the maximum contact

сила; (FQTH ) нв - площадь невосстановленного отпечатка0strength; (FQTH) nv - unrestored print area0

При применении бойка с индентором в виде геометрической фигуры, оставл ющей в материале подобные отпечатки , например, четырехгранной пирамиды с углом при вершине в 136° формула дл динамической твердости может быть преобразована к видуWhen using a striker with an indenter in the form of a geometric figure, which leaves such imprints in the material, for example, a four-sided pyramid with an apex angle of 136 °, the formula for dynamic hardness can be converted to

2020

HD КHD K

§JM§JM

max max

где К - посто нный коэффициент, учитывающий начальные услови соударени и форму соудар ющихс тел, Iwhere K is a constant coefficient taking into account the initial conditions of the impact and the form of the colliding bodies, I

Способ дает возможность осуществить единобразие испытаний на твердость различных материалов, обеспе-- чить посто нство степени нагружени и деформации материала в зоне контакта при соударении тел и получить единую шкалу динамической твердости дл каждого вида индентора и провести ее аналитический пересчет или физически обоснованное сравнение со статическими методами контрол и выразить зависимость между твердостью по Рикерсу, HV иНВу формулой HV К HDV, где К - посто нна величина.The method makes it possible to carry out the uniformity of tests for the hardness of various materials, to ensure the constancy of the degree of loading and deformation of the material in the contact zone when bodies hit, and to obtain a single scale of dynamic hardness for each type of indenter and to carry out its analytical recalculation or physically reasonable comparison with static control and express the relationship between Rickers hardness, HV and HBU by the formula HV K HDV, where K is a constant value.

Claims

Invention Formula

The method of determining the hardness of materials, which consists in striking briskly on the surface of the test material, measuring the amplitude of the shock acceleration and the duration of loading of the impacting bodies, characterized in that, in order to improve the accuracy by ensuring the shock acceleration curve, , having the shape of a geometric figure, leaving such imprints in the material, and the dynamic hardness with an unrestored imprint is calculated by the formula

HD K .- --- YAH /,

tmax gDe a max amplitude of the shock usko NS-l

Reni;

-the duration of the loading of the impacting bodies;

- constant coefficient

I

|

/ J

/////

///////////

four

Fie.G