Метод бринелля

Что такое твердость по Роквеллу?

В отличие от методов Бринелла и Виккерса метод Роквелла не измерял размер отпечатка, а глубину проникновения индентора. Поэтому в случае Rockwell твердость считывается по шкале твердости после ее выпуска.

Индукторы изготовлены из алмазного стержня или шара из акации. У бриллиантов стержня есть пиковый угол 1200 и радиус 0,2 мм вокруг, а диаметр шарика — 1/16 «и 1/8». Тест HRB (ball) используется для мягких и средних твердых металлов, тогда как HRC (конус) используется для лиственных пород и обычно термически обработанных материалов.

Общая возможная глубина проникновения индентеров составляет 0,2 мм (HRC) или 0,26 мм (HRB) и делится на 100 частей методом HRC или 130 для метода HRB, поэтому твердость по методу Роквелла составляет: 1e = 0,002 м. В методе HRC индентор имеет форму алмазного ствола, который загружается с предварительной нагрузкой F0 = 98,07 N в течение 3 секунд, таким образом получая начальную точку, из которой измеряется глубина проникновения.

Суммарная нагрузка F следует, добавив основную нагрузку F1 = 1373N, в течение 4 ± 2 секунд, и количество твердости определяет глубину проникновения индентора hR после снятия основной нагрузки F1, когда засыпка происходит из-за эластичность материала. Для метода HRB принцип измерения один и тот же, за исключением того, что стальной шар запечатлен с предварительным напряжением F0 = 98,07N или основной нагрузкой F1 = 882,6N, так что общая нагрузка равна F = 980,7N.

Перевод результатов измерения твёрдости различными методами

Результаты измерения твёрдости по методу Бринелля могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по другим методам, например, метод Виккерса и метод Роквелла. В свою очередь, измерения твёрдости двумя последними методами могут быть переведены в единицы твёрдости по методу Бринелля. Перевод чисел твёрдости следует использовать лишь в тех случаях, когда невозможно испытать материал при заданных условиях. Полученные переводные числа твёрдости, как табличные, так и рассчитанные по уравнениям согласно ASTM E140 — 07, являются лишь приближенными и могут быть неточными для конкретных случаев. С физической точки зрения, такое сравнение чисел твёрдости, полученных разными методами и имеющих разную размерность, лишено всякого физического смысла.

Шкалы твердости

Мера твердости по Роквеллу обозначается HRC. За время проведения тестирования различных металлов было разработано 11 шкал, которые отличаются по соотношению геометрических размеров наконечника и прилагаемой нагрузки. Стоит учитывать, что сегодня в качестве вдавливаемого тела сегодня используются не только алмазные наконечники. Распространение получили:

1. сферы, изготавливаемые из закаленной стали;
2. шарики из сплава карбида и вольфрама.

Обозначение проводится с использованием заглавных букв латинского алфавита.

Шкалы для определения твердости по Роквеллу

Прочему так важно учитывать тип применяемой шкалы? Причин довольно много:

1. От нее зависит вид вдавливаемого индикатора. При этом есть определенная связь между геометрической формой и размерами индикатора и получаемыми данными.
2. У каждого типа вдавливаемого объекта есть свое ограничение по показателю максимальной нагрузки.

Получаемые результаты важны при изготовлении подшипников и прочих ответственных элементов, используемых при создании автомобилей или авиатехники. Размерность твердости, определяемой по Роквеллу, учитывается и при выборе изделий из закаленной стали.

Соотношение значений твердости

При выборе метода измерения твердости поверхности следует учитывать, что между полученными данными нет никакой связи. Другими словами, выполнить точный перевод одной единицы измерения в другую нельзя. Применяемые таблицы зависимости не имеют физического смысла, так как они эмпирические. Отсутствие зависимости также можно связать с тем, что при тестировании применяется разная нагрузка, различные формы наконечников.

Существующие таблицы следует применять с большой осторожностью, так как они дают только приблизительные результаты. В некоторых случаях рассматриваемый перевод может оказаться весьма точным, что связано с близкими физико-механическими свойствами испытуемых металлов

В заключение отметим, что значение твердости связано со многими другими механическими свойствами, к примеру, прочностью, упругостью и пластичностью. Поэтому для определения основных свойств металла довольно часто проводят измерение именно твердости. Однако прямой зависимости между всеми механическими свойствами металлов и сплавов нет, что следует учитывать при проведении измерений.

Что такое твердость Бринелла?

Твердость по Бринеллю (HBW) представляет собой отношение между приложенной силой и поверхностью отпечатка. Индентор представляет собой шарик из твердого металла с диаметром D, который запечатлен силой F в поверхностные слои материала. Диаметр мяча стандартизирован и составляет: 10; 5; 2,5; 1мм.

При импринтинг материала для испытаний генерируется отпечаток формы кубического диаметра базового диаметра дБ и глубины hB. Измеритель твердости Бринелла использует импульсную силу от 9,807 н. До 29420 Н в зависимости от материала испытания и диаметра шарика рабочего колеса.

Нагрузка обычно применяется в течение 10-15 секунд в случае испытания стальных или стальных материалов, а для других более мягких материалов нагрузка должна наноситься не менее 30 секунд. Испытуемый должен быть очищен и обезжирен, а поверхность гладкая, чтобы измерение было максимально точным, чтобы определить диаметр чаши калота.

Во время измерения вибрации не должно быть, поскольку они могут чрезмерно влиять на значения измеренной твердости. Твердость Бринелла — безразмерный размер. По сравнению с другими методами испытаний на твердость, мяч Бринелла оставляет самую глубокую и самую большую печать и, следовательно, функционально и / или эстетически обезображает поверхность (если твердость измеряется на продукте, а не на образце).

Особенности софта Holdem Resources Calculator

Имея функционал для детальной настройки, HRC обладает не простым интерфейсом — однако для регуляра разобраться в нём и привыкнуть не составит труда.

Калькулятор позволяет выгружать базы из Holdem Manager 3, Poker Tracker 4 и Hand2Note. Программа доступна для работы на компьютерах и ноутбуках на Windows, Mac и Linux. При этом она поддерживает истории рук из довольно узкого круга румов и сетей:

• PokerStars
• FullTilt
• PartyPoker
• Сеть iPoker
• 888poker
• Winamax
• Bovada
• Сеть Winning 

Как и другие программы, дающие игрокам преимущество во время игровой сессии, HRC нельзя запускать вместе с клиентом любого покерного рума. Если подобное произойдет — часть румов предупредит вас в первый раз, а затем забанит, а часть заблокирует аккаунт сразу за нарушение правил.

Вклад в науку и технику

Сегодня Бринелль более всего известен благодаря разработке статического метода определения твёрдости, который широко применяется в промышленности. По методу Бринелля, предложенному в 1900 году, в материал под определённой нагрузкой (обычно 30 кН) вдавливается твёрдый металлический шарик (обычно диаметром 10 мм). Отношение приложенной нагрузки к площади шаровой поверхности отпечатка даёт число твёрдости по Бринеллю (HB).

Однако наиболее важными остаются новаторские работы Бринелля, касающиеся фазовых превращений в стали. Работая в Фагерсте, Бринелль провел обширные исследования структуры стали в процессе нагревания и охлаждения. Работа «Об изменении структуры сталей при нагревании и охлаждении» (швед

«Om ståls texturförändringar under uppvärmning och avkylning») была опубликована в ежегоднике Jernkonorets Annaler в 1885 году и привлекла к себе большое внимание.

Его исследования о свойствах сталей были представлены на Стокгольмской выставке (англ.)русск. в 1897 году и Всемирной выставке в Париже в 1900 году.

Обладая очень примитивным оборудованием, полагаясь больше на свои глаза и опыт, Бринелль много лет продолжал свои исследования и достиг результатов, которые «сильно повлияли на мировую промышленность». Его открытия в области управления углеродсодержащими фазами до сих пор формируют основу современных знаний о свойствах стали.

Что может Holdem Resources Calculator

В функционал программы входит быстрый анализ по Нэшу, а также базовый и продвинутый анализ по ICM и ChipEV на математическом движке и экспериментальном движке Монте Карло. Монте Карло позволяет рассчитывать споты с более чем тремя активными игроками и полностью учитывает все эффекты удаления карты даже из сброшенных диапазонов.

Базовый подсчет на обоих движках происходит быстрее, чем продвинутый, однако позволяет учитывать меньше параметров. Все инструменты калькулятора выведены в одно окно.

Basic Hand (Базовая раздача) — это пуш/фолд анализ одиночной руки с учетом стеков, размеров блайндов, наличия анте и особенностей режима подсчета (Calculation Mode).

Данные по сыгранной руке для анализа можно как вбить вручную, так и скопировать из истории руки программы-трекера. После копирования истории из файла и нажатия на кнопку вставки под строкой «Stacks and Blinds» вся важная информация в ячейках изменится автоматически. При выборе данных для подсчета базовой раздачи нельзя учесть коллы, лимпы, 3-беты и последующие рейзы. Окно базовой раздачи является общим и первым для всех типов подсчетов, с него начинается внесение данных для анализа всех типов. 

После данного типа анализа пользователь может указать ожидаемые действия и отредактировать предполагаемые диапазоны оппонентов. 

Advanced Hand (Продвинутая раздача) — это более сложный анализ с учетом лимпов, опен-рейзов, 3-бетов и следующих рейзов. После внесения данных в первом окне производится внесение уточняющих данных — первым делом, разрешения определенного типа ставок и овер-бетов.

Затем пользователь выбирает действия, которые сделал каждый игрок до момента, по которому производятся расчеты. Для этих действий ренджи не могут быть изменены после подсчета и EV не считается.

Работая с ренджами в HRC игроки могут не только указывать чужие диапазоны, но и определять вес каждой руки в них.

Быстрый анализ (Quick Analyze) — быстрый анализ одной или множества рук, извлеченных из базы трекера, без FGS

Важной особенностью этой функции является анализ только чистых пуш/фолдов — если у руки был постфлоп или любое действие, отличающееся от пуша или колла пуша, она не будет подвергаться быстрому анализу. После импортирования рук пользователи могут как проанализировать их данным способом по одной, так и сразу пачкой — в таком случае данные появятся только у пуш/фолд рук

Range Equity (Эквити диапазона) — дополнительный инструмент HRC, позволяющий посчитать эквити диапазонов относительно друг друга до 3-х игроков одновременно.

Если сравнить HRC и ICMIZER как главные калькуляторы-конкуренты, то основным преимуществом первого будет большая детальность параметров, по которым проводится анализ.

Сравнение Holdem Resources Calculator и ICMIZER

Перевод результатов измерения твёрдости различными методами

Результаты измерения твёрдости по методу Бринелля могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по другим методам, например метод Виккерса и метод Роквелла. В свою очередь, измерения твёрдости двумя последними методами могут быть переведены в единицы твёрдости по методу Бринелля. Перевод чисел твёрдости следует использовать лишь в тех случаях, когда невозможно испытать материал при заданных условиях. Полученные переводные числа твёрдости как табличные, так и рассчитанные по уравнениям согласно ASTM E140-07 являются лишь приближёнными и могут быть неточными для конкретных случаев. С физической точки зрения, такое сравнение чисел твёрдости, полученных разными методами и имеющих разную размерность, лишено всякого физического смысла.

Оборудование для проведения измерения

На момент разработки рассматриваемой методики измерения твердости специального оборудования не было

После того, как в машиностроительной и других областях промышленности установили важность этой физико-механической характеристики, было разработано специальное оборудование, которое основано также на вдавливании шарика или конуса в тестируемый объект. Современное оборудование позволяет с высокой точностью контролировать величину прилагаемой силы и времени выдержки

Твердомером  измеряется твердость, как правило, небольших объектов, являющимися образцами получаемой заготовки. Это связано с весьма компактными размерами большинства моделей рассматриваемых устройств.

Твердомер Роквелла

К особенностям применяемого оборудования можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Испытуемый образец, как правило, располагается на столике.
2. Алмазный наконечник опускается с помощью грузового рычага.
3. Важным моментом является то, что наконечник опускается плавно. Это достигается при применении рукоятки с масленым амортизатором.
4. Время выдержки применимой нагрузки зависит от размеров испытуемого образца. Как правило, показатель составляет 3-6 секунд. Сила воздействия определяется также величиной заготовки.
5. Важные параметры вводятся при помощи специального пульта программирования. За счет того, что контроль прилагаемой силы и время выдержки проводит оборудование, точность получаемых результатов довольно высока.

Рассматриваемое оборудование производится достаточно большим количеством различных компаний. При этом стоимость предложения может колебаться в достаточно большом диапазоне.

Преимущества и недостатки

Недостатки

• Метод рекомендуется применять для материалов с твёрдостью до 450 HB.
• Твёрдость по Бринеллю зависит от нагрузки (обратный размерный эффект — англ. reverse indentation size effect).
• При вдавливании индентора по краям отпечатка из-за выдавливания материала образуются навалы и наплывы, что затрудняет измерение как диаметра, так и глубины отпечатка.
• Из-за большого размера тела внедрения (шарика) метод неприменим для тонких образцов.

Преимущества

Зная твёрдость по Бринеллю, можно быстро найти предел прочности и текучести материала, что важно для прикладных инженерных задач. Для стали

Для стали

σB=HB3kgfmm2=10HB3MPa{\displaystyle \sigma _{\mathrm {B} }={\frac {HB}{3}}={\frac {10HB}{3}}},

где σB{\displaystyle \sigma _{\mathrm {B} }} — предел прочности, МПа.

σT=HB6kgfmm2=10HB6MPa{\displaystyle \sigma _{T}={\frac {HB}{6}}={\frac {10HB}{6}}},

где σT{\displaystyle \sigma _{T}} — предел текучести, МПа.

Для алюминиевых сплавов

σB=,362HBkgfmm2=3,62HBMPa{\displaystyle \sigma _{\mathrm {B} }=0,362{HB}=3,62{HB}}

Для медных сплавов

σB=,26HBkgfmm2=2,6HBMPa{\displaystyle \sigma _{\mathrm {B} }=0,26{HB}=2,6{HB}}

Так как метод Бринелля — один из самых старых, накоплено много технической документации, где твёрдость материалов указана в соответствии с этим методом.

Данный метод является более точным по сравнению с методом Роквелла на более низких значениях твёрдости (ниже 30 HRC).

Также метод Бринелля менее критичен к чистоте поверхности, подготовленной под замер твёрдости.

Описание

Меры изготавливаются в виде плиток прямоугольной или круглой формы из углеродистой или легированной стали по ГОСТ 9031-75 «Меры твердости образцовые. Технические условия».

Центр МЕТ имеет лицензию на производство №000087-ИР, выданную Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Меры изготавливаются в модификациях МТР-МЕТ, МТСР-МЕТ, МТБ-MET, МТВ-MET, МТШ-MET и предназначены для воспроизведения твёрдости металлов по шкалам Роквелла, Супер-Роквелла, Бринелля, Виккерса и Шора соответственно.

• МТР-МЕТ: Роквелла (HRA, HRB, HRC)
• МТСР-МЕТ: Супер-Роквелла (HRN, HRT)
• МТБ-МЕТ: Бринелля (HB)
• МТВ-МЕТ: Виккерса (HV)
• МТШ-МЕТ: Шора (HSD)

Биография

Юхан Бринелль родился в Брингетофте (швед.)русск., к югу от города Несшё, лен Йёнчёпинг 21 июня 1849 года. Его родители были фермерами.

После пяти лет обучения в гимназии в Йёнчёпинге он продолжил образование в технической школе города Бурос, которую окончил в 1871 году.
После работы чертёжником на различных предприятиях в 1875 году Бринелль стал инженером на металлургическом заводе в Лешёфорсе (швед.)русск., лен Вермланд, а в 1882 году — главным инженером на заводе в Фагерсте (швед.)русск., лен Вестманланд. В 1903—14 годах был главным инженером Шведского союза металлургической промышленности (швед. Jernkontoret) и редактором журнала «Йернконтуретс анналер» (Jernkontorets Annaler).

В 1880 году Бринелль женился на Сельме Йосефине Элисабет Нильсон. У них было пятеро детей.

Бринелль был избран членом Шведской королевской академии наук в 1902 году, и Шведской королевской академии инженерных наук (англ.)русск. в 1919 году.

Последние годы жил в Несшё, умер 17 ноября 1925 года в Стокгольме.

Твердомеры Роквелла

Метод определения твёрдости металлов по Роквеллу состоит во вдавливании алмазного конуса или стального закалённого шарика в предварительно зашлифованную поверхность образца. В отличие от предыдущего способа твёрдость по Роквеллу заключается в определении глубины вдавливания. Метод Роквелла считается более оперативным, а в таких твердомерах автоматизируется как процесс испытания, так и последующая обработка его результатов.

Суть метода Роквелла заключается в том, что предварительно выбирается некоторая реперная точка, и полученная для этой координаты глубина внедрения индентора вычитается из произвольно выбранной наибольшей глубины вдавливания.

Метод Роквелла имеет несколько разновидностей, каждая из которых применяется в определённых условиях испытаний (см. таблицу):

Стали весьма высокой твёрдости
Стали средней твёрдости, цветные сплавы
Стали повышенной твёрдости
Тонколистовые металлы
Для испытания тонких или малогабаритных изделий

Стационарные твердомеры для металлов, реализующие метод Роквелла (типа ТК), подразделяют на приборы с электрическим и механическим приводом. Ручной твердомер ТК включает в себя:

1. Подвижный измерительный стол, на который устанавливается деталь.
2. Рычажный привод нагружения.
3. Измерительную систему (она может быть с цифровой или аналоговой индикацией результата).
4. Рабочую измерительную головку, с регулируемыми установками.
5. Масляный амортизатор.
6. С-образную станину.

Последовательность действия твердомера Роквелла следующая. Образец шлифованной поверхностью вверх размещают на измерительном столе, после чего перемещают его вверх, до начала вдавливания индентора в поверхность, что отслеживается по шкале твердомера. Так происходит предварительное нагружение, признаком окончания которого является вертикальное расположение большой стрелки. Это означает, что индентор внедрился в поверхность на глубину, при которой упругая деформация металла уже перешла в пластическую. Далее, освобождают рукоятку, которая амортизатором возвращается до упора, и нагружают испытуемое изделие основным усилием. В конечном положении нагрузка на деталь должна быть не менее 5…10 с., когда на индикаторе появится искомое значение твёрдости по Роквеллу. После этого маховичком возвращают столик в исходное положение, и снимают с него деталь.

Условная единица твёрдости Роквелла соответствует 2 мкм перемещения рабочего наконечника индентора.

Существуют и переносные разновидности приборов Роквелла. К числу наиболее популярных относится прибор типа ТКП, испытательная головка которого прикрепляется к измеряемой детали. Нагрузку от рукоятки производит трёхкулачковый валик, передающий усилие шпинделю, в котором размещается индентор. Последовательность приложения нагрузок – предварительной и основной – в приборах типа ТКП такая же, так и в стационарных твердомерах для металла, где применяется метод Роквелла.

Применяются также и другие типы твердомеров для металла – Шора, Виккерса и пр. Их цена зависит от технических характеристик прибора. Например, диапазон цен на портативные динамические твердомеры составляет 30000…50000 руб, на стационарные установки – от 275000 до 420000 руб.