CC BY
1
УДК 006.86
ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ РАСЧЁТАХ
НА ТВЁРДОСТЬ
*
В. С. Юркина, Т. Н. Чешева, И. С. Малахова
Назаровский энергостроительный техникум Российская Федерация, 662200, г. Назарово, ул. Черняховского, 5 E-mail: malirina_79@mail.ru
Произведен расчет чисел твердости по методу Бринелля с применением информационных технологии. Получена зависимость между числом твердости по методу Бринелля и пределом прочности.
Ключевые слова: твердость, метод, расчет, график, динамический твердомер.
APPLICATION OF INFORMATION TECHNOLOGIES IN CALCULATIONS
ON HARDNESS
V. S. Yurkina, T. N. Chesheva, I. S. Malakhova*
Nazarovsky Power Engineering College 5, Chernyakhovsky str., Nazarovo, 662200, Russian Federation, E-mail: malirina_79@mail.ru
It was made the calculation of hardness numbers according to the Brinell method using information technology. The relationship between the Brinell hardness number and tensile strength is obtained.
Keywords: hardness, method, calculation, graph, dynamic hardness tester.
Основная цель работы - изучение теоретических основ металловедения и исследование возможности их практического применения на предприятиях космической отрасли. Расчеты на твердость являются базовыми при определении механических и эксплуатационных свойств металлов и сплавов. Для работы в экстремальных условиях - в космосе, мы рассмотрели применение крепежных деталей, изготовленных из легированной конструкционной стали: сплав 1X13 - ГОСТ 5632-2014 [1]. Детали из готовой стали проходят термическую обработку: закалку и высокий отпуск. Крепежные детали входят в состав сложных космических аппаратов. Наша сталь применяется для элементов-заклепок, которые работают короткое время с большими нагрузками в условиях высоких температур и сильных вибраций.
Твердость - это механическое свойство конструкционного материала. Для определения твердости крепежных изделий по методу Бринелля в работе был использован твердомер ТШ-2. Чтобы исключить ошибки, связанные с возможной деформацией шарика, мы испытали материал - сталь 1X13, твердость которой не превышает НВ450. Марка 1X13-легированная конструкционная качественная сталь, жаропрочная, нержавеющая С- 0,1 %, Cr- 13 % [2].
Метод Бринелля заключается во вдавливании индентора стального сплава диаметром шарика D (мм) в образец под действием силы, приложенной перпендикулярно поверхности образца, и измерении диаметра отпечатка d (мм) после снятия силы (рис. 1).
Секция «Молодежь, наука, творчество (направления СПО)»
Таблица 1
Механические свойства сплава
Марка стали ов, Н/м2 (не менее) от, Н/м2 (не менее) 5 % ( не менее) НВ
1X13 600 320 20 НВ 197-248
Рис. 1. Вид деформированного образца после вдавливания шарика
По результатам проведенных испытаний, с помощью оптической лупы [3] измерили диаметр отпечатка в двух взаимно перпендикулярных направлениях й1 и й2 (рис. 2):
й = ¿1 + й2
Рис. 2. Отпечатки от вдавливания на поверхности образца: 1 - полученный отпечаток на поверхности образца; 2 - положение отпечатка в поле зрения лупы.
Для расчета чисел твердости по методу Бринелля была использована офисная программа М8Бхсе1. Величина нагрузки Г (кгс) определялась для черных сплавов по формуле
Г = 30 • Б2,
Твердость образца материала НВ (кгс/мм2) определялась по формуле
2 Г
НВ =
жБ•(Б -
-у/Б2 -й2
Результаты расчетов для 6 отпечатков представлены в табл. 2.
После проведения испытаний и вычислений по определению твердости методом Бринелля у сплава марки 1X13, мы убедились, что соотношения между числами твердости и пределами прочности соблюдаются.
2
Таблица 2
Результаты измерений
№ отпечатка d1, мм d2, мм d, мм Нагрузка F, кгс Диаметр шарика D, мм Твердость HB, кгс/мм2 HB = — HB Ст —
1 4,0 4,0 4,0 3000 10 228,88 76,29 38,15
2 4,2 4,0 4,1 3000 10 217,35 72,45 36,23
3 4,2 4,2 4,2 3000 10 206,63 68,88 34,44
4 4,1 4,1 4,1 3000 10 217,35 72,45 36,23
5 4,0 3,8 3,9 3000 10 241,31 80,44 40,22
6 4,2 4,4 4,3 3000 10 196,65 65,55 32,77
Зависимость между числом твердости по методу Бринелля НВ и пределом прочности ов представлена на рис. 3.
Рис. 3. Зависимость между твердостью и пределом прочности
В настоящее время выпускаются различные переносные приборы для измерения твердости в экстремальных условиях, используемые в космической промышленности и других отраслях [4; 5]. Объектами измерений может быть широкий спектр промышленного оборудования космических аппаратов: крепежные изделия, трубопроводы и т.д. Для успешной работы оборудования в условиях сильных вибраций и высоких температур применяют высоколегированные стали. В течение определенного времени они обеспечивают достаточную прочность и выносливость. Поэтому «космический крепёж» отличается высоким качеством, точностью изготовления.
Библиографические ссылки
1. ГОСТ 5632-2014 Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки (с Изменением N 1) - электронные текстовые данные. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200113778 (дата обращения: 04.10.2019).
2. Зайцев, С.А. Метрология, стандартизация и сертификация в энергетике: учебное пособие / С.А. Зайцев и др.- 6-е изд., испр. - М.: Изд. центр «Академия», 2016.-224с.
3. Методика измерения отпечатка и определение твердости - электрон.текст.данные. -URL: https://studopedia.ru/3_116522_metodika-izmereniya-otpechatka-i-opredelenie-tverdosti.html (дата обращения: 09.09.2019).
4. Солнцев Ю.П. Материаловедение: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. М.: Академия, 2017.- 496 с.
5. Портативные твердомеры металлов. Электрон. текст. данные. URL: https://mashproject. ru/tverdomery-portativniye?yclid=1571136087948026436 (дата обращения: 19.09.2019).
© Юркина В. С., Чешева Т. Н., Малахова И. С., 2020
