ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ-1 Υ: TΡΑΧΥΤΗΤΑ - ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ-1 Υ: TΡΑΧΥΤΗΤΑ - ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ"

Κάστωρ Γούναρης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ-1 Υ: TΡΑΧΥΤΗΤΑ - ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Τοµέας Υλικών, Διεργασιών και Μηχανολογίας Αναπλ. Καθ.:Π.Ν. Μπότσαρης Εργαστήριο Κ. Λυµπερόπουλος, Μηχανολόγος Μηχανικός Ε.Μ.Π, M.Sc., Υ/Δ klympero@pme.duth.gr

2 2 Τραχύτητα επιφάνειας Ορισµός: Ως τραχύτητα αναφέρεται η λεπτή ανοµοιοµορφία (αποκλίσεις) που σχηµατίζεται στην επιφάνεια ενός αντικειµένου και εκφράζεται σε µm. Τρισδιάστατη απεικόνιση της τραχύτητας επιφάνειας (πλαστικό) Πηγή: wwwm.michmet.com l/h < 50

3 3 Τραχύτητα επιφάνειας Πρακτική σηµασία: Αποτελεί βασικό κριτήριο της ποιότητας µιας κατεργασµένης επιφάνειας και εποµένως κρίσιµο µέγεθος προδιαγραφών για επιφάνειες που έχουν υποστεί κατεργασία (τόρνευση, φρέζα).

4 4 Τραχύτητα επιφάνειας Οφείλεται: στην κινηµατική της κατεργασίας (σχετική κίνηση του εργαλείου - τεµαχίου) στο υλικό του κατεργαζόµενου τεµαχίου στη γεωµετρική µορφή του κοπτικού εργαλείου στις συνθήκες κατεργασίας (ταχύτητα κοπής, πρόωση, βάθος κοπής) στο υγρό κοπής στην κατάσταση της εργαλειοµηχανής (ακρίβεια) στις ταλαντώσεις του συστήµατος

5 5 Τραχύτητα επιφάνειας Επιδράσεις: Στην κατεργαστικότητα του µετάλλου, Στις απαιτήσεις ανοχών του κατεργαζόµενου τεµαχίου Στις συνθήκες επαφής (τριβή, φθορά, λίπανση) σε περιπτώσεις συνεργαζόµενων επιφανειών Στην κατάσταση ροής των ρευστών σε τοιχώµατα Στους συντελεστές µετάδοσης θερµότητας Στην αντίσταση σε διάβρωση

6 6 Τραχύτητα επιφάνειας Μονάδα µέτρησης: Για τη µέτρηση της, εκτιµάται το µέσο ύψος τραχύτητας (roughness average) Ra, που αντιπροσωπεύει τη µέση µορφή της τραχύτητας Ορίζεται ως η µέση τιµή των απολύτων τιµών των αποκλίσεων όλων των σηµείων του πραγµατικού περιγράµµατος της επιφάνειας από τη µέση γραµµή, στο δειγµατοληπτικό µήκος l.

7 Τραχύτητα επιφάνειας 7

8 8 Τραχύτητα επιφάνειας Συµβολισµός στο Μηχανολογικό Σχέδιο β α Όπου α η τιµή Ra, και όπου β η µέθοδος κατεργασίας Παραδείγµατα

9 9 Τραχύτητα επιφάνειας Όριο τραχύτητας: Κάθε µέθοδος κατεργασίας επιφανειών έχει ένα χαρακτηριστικό όριο τραχύτητας το οποίο µπορεί να επιτευχθεί. Τα όρια αυτά είναι εκφρασµένα στην τιµή του µέσου ύψους τραχύτητας Ra.

10 10 Τραχύτητα επιφάνειας

11 11 Τραχυµέτρηση Επιφάνειας Όργανο τραχυµέτρησης: Το όργανο µέτρησης είναι το τραχύµετρο στυλίσκου, το οποίο βρίσκει τις ανοµορφίες (αποκλίσεις) της επιφάνειας µε τη βοήθεια ακίδας.

12 12 Τραχυµέτρηση Επιφάνειας Όργανο τραχυµέτρησης: Ο στυλίσκος έχει αδαµάντινη ακίδα πάνω στην επιφάνεια και ανάλογα µε τις ανωµαλίες της επιφάνειας εµφανίζονται αλλαγές στην κίνηση της ακίδας. Οι αλλαγές µετατρέπονται κατάλληλα σε αλλαγές τάσης ή έντασης, οι οποίες ηλεκτρονικά ενισχυµένες παρουσιάζονται ως οι αποκλίσεις του πραγµατικού περιγράµµατος της επιφάνειας από την κεντρική γραµµή.

13 13 Σκληρότητα Ορισµός: Αναφέρεται ως η αντίσταση που φέρει ένα µέταλλο σε πλαστική παραµόρφωση όταν εφαρµόζεται πάνω του ένα φορτίο. Ο όρος αναφέρεται και ως ακαµψία από αντίσταση σε χάραξη, εκδορά ή κοπή

14 14 Σκληρότητα Χαρακτηριστικά: Μεγαλύτερη η σκληρότητα του µετάλλου, µεγαλύτερη αντίσταση σε παραµόρφωση Χαρακτηρίζεται από την κρυσταλλική δοµή του αντικειµένου και τις ιδιότητές της, όπως οι διαταραχές και οι κόκκοι της κρυσταλλικής δοµής. Μικρότεροι κόκκοι στη κρυσταλλική δοµή µεγαλύτερη σκληρότητα.

15 15 Σκληρότητα Σκλήρυνση: Για την σκλήρυνση των µετάλλων χρησιµοποιούνται θερµικές κατεργασίες κατά τις οποίες το επεξεργαζόµενο τεµάχιο υφίσταται ένα θερµικό κύκλο. Η σηµαντικότερη θερµική κατεργασία σκλήρυνσης χάλυβα είναι η βαφή.

16 16 Σκληρότητα Βαφή: Περιλαµβάνει ένα στάδιο θέρµανσης και παραµονής του χάλυβα σε κατάλληλη υψηλή θερµοκρασία και ένα ακόλουθο στάδιο απότοµης ψύξης µε εµβάπτιση του χάλυβα σε κάποιο µέσο ψύξης (αλατόνερο, νερό, λάδι, αέρας). Ένας χάλυβας µε αρχική σκληρότητα 22HRC µπορεί να αποκτήσει σκληρότητα πάνω από 64HRC µετά από βαφή.

17 17 Σκληροµέτρηση Για τη µέτρηση της σκληρότητας πιέζεται το υλικό στην επιφάνειά του µε συγκεκριµένη δύναµη για ορισµένη χρονική διάρκεια. Το σώµα που επιχειρεί να διεισδύσει στο προς εξέταση υλικό ονοµάζεται διεισδυτής η εντυπωτής. Η µέτρηση των διαστάσεων του αποτυπώµατος που δηµιουργεί ο διεισδυτής αποδίδουν τη σκληρότητα του αντικειµένου. Αν το αποτύπωµα είναι µικρό, το υλικό αντιστέκεται και εποµένως είναι σκληρό, ενώ αν είναι µεγαλύτερο, το υλικό είναι λιγότερο σκληρό.

18 18 Σκληροµέτρηση Σκληρότητα κατά Brinell: O αριθµός BHN (Brinell Hardness Number) είναι η αναλογία του φορτίου (kp) προς την υπό φόρτιση περιοχή (mm 2 ) O διεισδυτής είναι σφαίρα από χάλυβα η καρβίδιο, και δηµιουργεί σφαιρικό αποτύπωµα στο υλικό ΒΗΝ= 2"/$ ($ $ 2 ( 2 ) Όπου, F= Δύναµη δοκιµής, D= διάµετρος διεισδυτή, d = διάµετρος αποτυπώµατος Παράδειγµα: 75 ΒΗΝ 10/500/30 Σκληρότητα 75 Brinell, σφαίρα 10mm, φορτίο 500kp, για 30 δευτερόλεπτα

19 19 Σκληροµέτρηση Σκληρότητα κατά Rockwell: Bασίζεται στη µέτρηση του βάθους του αποτυπώµατος που προκαλεί ο διεισδυτής κατά τη διάρκεια δύο φάσεων: - της προφόρτισης που χρησιµοποιείται µικρή δύναµη (10Κp) - της φόρτισης, που χρησιµοποείται µεγαλύτερη δύναµη, η οποία είναι καθορισµένη(100 ή 150 Κp) Σύµφωνα µε το είδος του διεισδυτή και το µέγεθος των φορτίων, εφαρµόζονται δύο τύποι (και παραπάνω) σκληροµέτρησης κατά Rockwell

20 20 Σκληροµέτρηση Rockwell C: Χρησιµοποιείται ως διεισδυτής κώνος από διαµάντι, γωνίας 120 o και ακµής µε ακτίνα καµπυλότητας 0.02mm. Εφαρµόζεται προφόρτιση 10kp και φόρτιση 150kp. Κλίµακα σκληρότητας από 20 εώς 70 HRC Ευρεία χρήση στην περίπτωση θερµικά κατεργασµένων χαλύβων µετά από κατεργασίες σκλήρυνσης.

21 21 Σκληροµέτρηση Rockwell B: Χρησιµοποιείται ως διεισδυτής σφαίρα από σκληρυµµένο χάλυβα, διαµέτρου περίπου 1,59 mm. Εφαρµόζεται προφόρτιση 10kp και φόρτιση 100kp. Κλίµακα σκληρότητας από 35 εώς 100 HRB Ευρεία χρήση σε ακατέργαστους χάλυβες, κράµατα χαλκού κ αλουµινίου κ γενικότερα υλικά που δεν έχουν υποστεί κατεργασίες σκλήρυνσης.

22 22 Σκληροµέτρηση Μέθοδος αναπήδησης (Leeb) H συσκευή αναπήδησης χρησιµοποιεί ελατήριο για να εκτοξεύσει το σώµα πρόσκρουσης κατά τη διεύθυνση ενός σωλήνα προς το δοκίµιο µε καθορισµένη ταχύτητα. Κατά την πρόσκρουση το σώµα πρόσκρουσης αφήνει το αποτύπωµα του πάνω στο δοκίµιο

23 23 Σκληροµέτρηση Μετά την πρόσκρουση το σώµα αναπηδά από την επιφάνεια του δοκιµίου µε µειωµένη ταχύτητα. Οι ταχύτητες πριν και µετά την πρόσκρουση µετρώνται µέσω ενός ειδικού µαγνήτη και ενός πηνίου που παράγει ηλεκτρικό σήµα ανάλογο της ταχύτητας HL= 1000 x VB / VA Όπου HL= σκληρότητα Leeb, ταχύτητα µετά την πρόσκρουση VB= ταχύτητα πριν την πρόσκρουση, VA=

24 Ευχαριστώ για τον χρόνο σας 24

Σχετικά έγγραφα

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών Εργαστηριακή Άσκηση 06 Μετρήσεις Σκληρότητας Διδάσκοντες: Δρ Γεώργιος Ι. Γιαννόπουλος Δρ Θεώνη Ασημακοπούλου Δρ Θεόδωρος Λούτας Τμήμα Μηχανολογίας ΑΤΕΙ Πατρών Πάτρα 2011 1