Алмазы

Высокая стоимость алмазных наконечников, хрупкость кристаллов алмазов и ряд ругих факторов обусловливают необходимость строгого соблюдения правил эксплуатации приборов, на которых используются эти наконечники.

Измерение твердости на приборах ТК (Роквелла)

Прежде всего следует установить, с каким наконечником и при какой нагрузке будет производиться измерение твердости. Затем вставить наконечник в отверстие шпинделя и закрепить винтом. При установке наконечника на прибор необходимо слегка отвернуть стопорный винт на шпинделе прибора и вставить в него наконечник, повернув лыской к винту. Затем вновь завернуть винт. Опорные поверхности наконечника и шпинделя прибора должны плотно прилегать друг к другу. Наличие на опорных поверхностях грязи, смазки, забоин и др. будет отражаться на точности показаний прибора.

В табл. 3 приведены обозначения шкал твердости по ОСТу 10242-40, а также рекомендации по применению различных наконечников при измерении твердости на приборе типа ТК (Роквелла).

Шкала А (см. табл. 3) применяется: а) для измерения твердости сверхтвердых материалов, таких, как металлокерамические твердые сплавы; б) для испытания тонкого твердого листового материала; в) для испытаний, при которых требуется определить твердость лишь тонкого поверхностного слоя.

Шкала С применяется для определения твердости термически обработанных сталей и других материалов, твердость которых может быть в пределах от 20 до 67 ед. При определении твердости материалов менее 20 ед. конус слишком глубоко проникает в образец, в результате чего могут иметь место недостаточно точные показания прибора. При определении твердости материалов более 70 ед. вершина алмазного конуса испытывает весьма

большие нагрузки, вследствие чего кристалл алмаза может быть расколот.

Шкала В служит для испытания материалов средней твердости. При определении твердости материалов выше 100 ед. может деформироваться и сам шарик, что оказывает влияние на точность работы прибора.

В процессе испытания нагрузка на наконечник должна прилагаться плавно, без толчков и ударов, с постоянным возрастанием до заданной величины. Плавная нагрузка на алмазный конус обеспечивается наличием амортизатора (масляного демпфера), который настроен на определенную продолжительность испытания. Поэтому при измерении твердости не следует ускорять или замедлять движение рукоятки. Скорость приложения основной нагрузки определяется с помощью секундомера. Для твердых материалов время приложения основной нагрузки (т. е. время, в течение которого наблюдается заметное перемещение стрелки индикатора) должно равняться 4—5 сек. Снятие основной нагрузки производят плавным и спокойным возвращением пусковой рукоятки в начальное положение. Даже в случае небольшого удара или неправильного обращения кончик алмазного конуса может быть поврежден, вследствие чего прибор будет давать неправильные показания. Алмазный конус может быть расколот при неаккуратной установке или снятии с прибора контролируемого изделия, при смене опорного столика и т. д. По окончании испытания образца или изделия алмазным конусом столик следует опускать возможно ниже, чтобы не повредить алмаза при снятии испытуемого образца. В этих случаях рекомендуется дополнительно защищать алмаз рукой [1].

Опорный столик выбирают в зависимости от конфигурации испытуемого образца или изделия и устанавливают его в отвер-

стие подъемного винта. Менять столик у прибора следует только после того, как будет снят алмазный наконечник.

Большое влияние на срок службы наконечников оказывает правильная установка образцов при испытании. Следует заметить, что при испытании твердости методом статического вдавливания необходимо, чтобы алмазный наконечник вдавливался в образец перпендикулярно его поверхности, если она плоская, и радиально, если она криволинейная. Контролируемое изделие должно быть положено непосредственно на столик, без каких-либо прокладок. В тех случаях, когда это требование не может быть выполнено с использованием одного из столиков, прилагаемых к прибору (контроль шарообразных и конических изделий), рекомендуется изготовить специальный столик. Цилиндрические изделия следует испытывать на призматических столах, при этом ось алмазного наконечника должна быть не только перпендикулярна оси призмы, но и пересекать ее.

На фиг. 14 показано, как нужно устанавливать на опорном столике детали с различной испытуемой поверхностью: 1 — плоской, 2 — цилиндрической, 3 — конусной, 4 — шаровой и криволинейной, 5 — криволинейной с наклонной опорной поверхностью: / — неправильная установка деталей; испытуемая поверхность неперпендикулярна направлению прилагаемой

СИЛЫ;

II—правильная установка; для центрирования применены профильный и опорный столики;

III—неправильная                 установка; образец неустойчив;

IV—правильная    установка; для центрирования применен профильный и опорный столики;

V — неправильная установка; образец может деформироваться;

VI -— правильная установка; образец установлен на специальном опорном столике.

При измерениях твердости наконечником с алмазным конусом расстояние от центра отпечатка до края образца или до центра другого отпечатка должно быть не менее 2,5 мм. Во избежание скалывания алмаза нельзя проводить испытания вблизи раковин, рисок, канавок и инородных включений на испытуемой поверхности.

Для получения стабильных результатов измерений необходимо, чтобы испытуемая поверхность была зачищенной и сухой. Наличие слоя масла, окалины, коррозии и окисных пленок оказывает заметное влияние на результаты измерений.

По окончании работы на приборе рекомендуется снять алмазный наконечник, смазать его и уложить в футляр. Периодически следует Усматривать алмазный конус под микроскопом при увеличении не менее 25—30 х. При обнаружении повреждений на наконечнике им нельзя больше пользоваться.

При затуплении шлифовального алмазного конуса наконечник снимают с прибора и производят его заточку (восстановление). При соблюдении правил эксплуатации наконечники, армирован-

ные алмазным конусом, допускают многократное их перешлифование. В случае раскалывания кристалла алмаза в процессе испытаний необходимо тщательно собрать осколки кристалла и сдать

их в установленном порядке. В ряде случаев на предприятиях, в нарушение действующих инструкций, эти осколки используют для других целей, где могут применяться менее качественные кристаллы. Последнее приводит к нерациональному использованию алмазов.

Измерение твердости на приборе ТП (Виккерса) с. алмазной пирамидой. Метод определения твердости алмазной пирамидой применим как к мягким, так и к твердым материалам, но в особенности он эффективен при испытаниях образцов из очень твердых материалов, образцов и изделий, имеющих весьма малые сечения, а также для испытания твердости прочных тонких наружных слоев. Испытания могут производиться при нагрузках от 1 до 120 кг. При выборе величины нагрузки рекомендуется руководствоваться данными, приведенными в табл. 4.

При испытании твердого материала (при#0 более 500) рекомендуется применять нагрузки не более 50 кг, так как в этих случаях большие нагрузки могут вызвать повреждение алмаза.

Метод определения твердости алмазной пирамидой вследствие более низкой производительности применяется реже по сравнению с определением на приборе типа Роквелла. Согласно инструкции испытуемая поверхность образца, так же как и прд измерении твердости алмазным конусом, должна быть чистой и свободной от окалины. Образец должен быть установлен устойчиво, так чтобы в процессе испытания он не перемещался и не прогибался. Соответственно следует соблюдать и ряд других правил предосторожности, изложенных выше. Испытуемая поверхность должна быть установлена нормально к оси наконечника. Наклон ее допускается не свыше 2°.

Кроме того, не рекомендуется производить испытание металлов, имеющих поры, посторонние включения, грубые следы механической обработки и др., так как в этом случае можно повредить алмазную пирамиду.

При установке алмазного наконечника отвертывают колпачок и закрепляют в нем наконечник специальным винтиком так, чтобы нанесенная на наконечнике черта совпала с чертой на колпачке, после чего колпачок снова навертывают на шпиндель прибора. Установка алмазного наконечника по риске необходима для ориентировки отпечатка относительно шторок микроскопа. Непра-

вилыгое крепление алмазной оправки в колпачке может оказывать влияние на результаты измерений. При установке образца следует придерживаться тех же правил, что и при испытании на приборах типа ТК (Рочвелла). Расстояние между центрами двух отпечатков, а также от края образца должно быть не менее 2,5 диагсналей отпечатка. Требования к приборам для определения твердости вдавливанием алмазной пирамиды и правила их проверки изложены в ГОСТах 2999-45, 7038-54 и в инструкции 23Е. 56 Комитета стандартов, мер и измерительных приборов.

При контроле микротвердости на приборах типа ПМТ-2 и ПМТ-3 во избежание поломки наконечника или подвеса рекомендуется алмазный наконечиий всегда держать приподнятым, за исключением момента накола. Измеряемый образец должен быть надежно закреплен на предметном столике прибора, а поверхность накола должна быть строго параллельна его поверхности. Последнее достигается запрессовкой испытуемого образца в пластилин на ручном прессике.