Испытуемое изделие или образец устанавливают на стол прибора 5 и вращением маховика 4 с помощью механизма подъема поджимают его к наконечнику-индентору до тех пор, пока малая стрелка индикатора не станет напротив красной точки, а большая на «0». Механизм подъема 2 состоит из винта, маховика, направляющей втулки и сменных столов. Плавным нажатием на клавишу 3 включают привод механизма нагружения, при этом включается сцепление кулачкового блока 18 с валом червячного редуктора 19 и кулачковый блок начинает вращаться. При вращении кулачкового блока шток 17 с грузовым рычагом 14 опускается, происходит приложение основной нагрузки к индентору, который внедряется в испытуемый образец. При дальнейшем вращении кулачка шток 17 поднимается и снимает с наконечника приложенную основную нагрузку. Грузовой рычаг 14 возвращается в исходное положение. Наконечник остается только под нагрузкой, создаваемой пружиной 9 (предварительная нагрузка). Теперь производят отсчет твердости по соответствующей шкале индикатора 13. Вращением маховика 4 против часовой стрелки стол 5 с образцом отводят от наконечника. Образец снимают со стола. Обычно измерения производят в трех точках и твердость исчисляют как среднее арифметическое этих измерений.
Прибор ТК-2М массой около 70 кг устанавливается на специальной тумбе или столе. Его габаритные размеры 500Х240Х Х760 мм. Аналогичные размеры и массу имеют все лабораторные приборы для измерения твердости материалов.
Для измерения твердости очень тонких материалов, как мягких, так и твердых, применяют метод, разработанный английским концерном «Виккерс». Этот метод также успешно применяют в машиностроении для измерения твердости слоистых материалов, слоев термообработанных металлов (цементированных, азотированных и др.).
При испытании твердости металла по Виккерсу в испытуемый образец вдавливается правильная четырехгранная алмазная пирамидка стандартного размера, имеющая квадратное основание и угол 136° у вершины. Вдавливание производят под действием нагрузки в 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс. Измерив отпечаток алмазной пирамидки по диагоналям квадрата, по таблице определяют число твердости по Виккерсу.
По мере совершенствования металлообработки, внедрения новых материалов и технологических методов разработаны и введены в практику машиностроения различные методы и средства технологических испытаний материалов. Цель технологических испытаний — в кратчайший срок дать ответ о возможности применения того или иного материала в производстве без точного определения показателей качества этого материала. В основном при этом определяют степень деформации, которую может выдержать конструкционный материал, не разрушаясь. Эта информация крайне важна для оценки каждой партии металла, например листовой стали, перед штамповкой из этого листа деталей автомобилей или других изделий народного потребления.
Основными видами технологических испытаний являются: испытания на осадку, на расплющивание, на изгиб, перегиб, выдавливание.
Испытаниям на осадку подвергают сортовой прокат, проволоку из цветных и черных металлов. Испытания, проводимые как при нормальной, так и при повышенной температурах, служат для определения способности металла выдерживать заданную относительную степень деформации, а также для выявления поверхностных дефектов. Метод испытаний на осадку стандартизован.
При этих испытаниях отрезают несколько образцов из испытуемой партии металла. Их наибольший размер по поперечному сечению (диаметр, толщина, диаметр вписанного круга) для испытаний в холодном состоянии должен составлять 3—30 мм, для испытаний в горячем состоянии 5—200 мм. Высота образцов в 2,5 раза больше их поперечного сечения (главного размера). Образцы подвергают сжатию на универсальных испытательных машинах, прессах и т. д. Относительная деформация черных металлов 50 и 75%, цветных 65%. Эти значения необходимо знать, чтобы правильно проводить испытания, так как осадку образцов ведут до расчетной высоты, которую вычисляют по формуле, где — высота образца до осадки, мм; х — относительная деформация, %.
Образец считается выдержавшим испытание, если после достижения заданной относительной степени деформации при осадке на боковой поверхности образца не наблюдаются трещины, надрывы, закаты, высокая шероховатость.
Испытания на расплющивание аналогичны испытаниям на осадку. Им подвергают прутки и готовые заклепки. При испытаниях образцы расплющивают вдоль оси в холодном или горячем состоянии до образования головки заклепки. Изделия считаются годными, если на поверхности образцов после испытаний нет трещин и надрывов.
Испытания на изгиб также осуществляют в холодном или горячем состоянии. При этих испытаниях проверяют способность материала без появления дефектов выдерживать заданную пластическую деформацию. Испытания на изгиб проводят: до определенного угла изгиба; вокруг оправки (металлического цилиндрического стержня); до параллельности сторон; до соприкосновения сторон.
Испытания проводят на прессах, специальных машинах, тисках с закругленными губками и т. п. Испытания проводят при плавном увеличении нагрузки на образец.
Признаком того, что образец выдержал испытание, является отсутствие излома, трещин, надрывов, расслоений.
Испытания на выдавливание позволяют определить качество листов и лент в части свойств материала выдерживать без трещин образование выпуклостей специальным штампом при заданных условиях. По результатам испытаний можно судить о пригодности испытуемого материала для вытяжной штамповки. Испытания на выдавливание заключаются в том, что образец зажимается между матрицей и прижимным кольцом до появления на выдавливаемой лунке сквозной трещины. Глубина лунки характеризует степень пригодности материала для штамповки. Чтобы лучше разобраться в сущности этого вида испытаний, рассмотрим устройство для глубокой вытяжки, на котором проводят испытания на выдавливание (рис. 13), состоящее из трех частей: прижимного кольца I, матрицы 2 и пуансона 3. Под давлением пресса, на котором установлено испытательное устройство, пуансон 3 давит на зажатую между прижимным кольцом 1 и очком матрицы 2 заготовку до тех пор, пока не происходит разрыв материала. Величина рабочего хода пуансона и есть характеристика пригодности материала к глубокой вытяжке.
