STANOVENÍ MIKROTVRDOSTI TENKÝCH OCHRANNÝCH POVRCHOVÝCH VRSTEV. Laboratorní cvičení předmět: Experimentální metody v tváření

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "STANOVENÍ MIKROTVRDOSTI TENKÝCH OCHRANNÝCH POVRCHOVÝCH VRSTEV. Laboratorní cvičení předmět: Experimentální metody v tváření"

Františka Králová
před 8 lety
Počet zobrazení:

STANOVENÍ MIKROTVRDOSTI TENKÝCH OCHRANNÝCH POVRCHOVÝCH VRSTEV Laboratorní cvičení předmět: Experimentální metody v tváření Zadání / Cíl Na dodaných vzorcích hlubokotažného plechu používaného v

Ověření vstupních znalostí / Kontrolní otázky Charakterizujte nejčastěji používané druhy ochranných povlaků hlubokotažných plechů používaných v automobilovém průmyslu.

1 STANOVENÍ MIKROTVRDOSTI TENKÝCH OCHRANNÝCH POVRCHOVÝCH VRSTEV Laboratorní cvičení předmět: Experimentální metody v tváření Zadání / Cíl Na dodaných vzorcích hlubokotažného plechu používaného v automobilovém průmyslu stanovte pomocí měření mikro-tvrdosti typ povrchové úpravy a její náchylnost na vznik zadírání při výrobě dílů technologiemi plošného tváření. Výsledky diskutujte. Ověření vstupních znalostí / Kontrolní otázky Charakterizujte nejčastěji používané druhy ochranných povlaků hlubokotažných plechů používaných v automobilovém průmyslu. Jakým způsobem se projevuje zadírání povrchu plechu na konečné kvalitě výrobku? Jaké jsou způsoby stanovení základních parametrů určujících kvalitu a morfologii povrchu plechu s ochrannou vrstvou? Jaké jiné metody stanovení tvrdosti u kovů znáte? Pracovní postup Na dodaných vzorcích hlubokotažných plechů (příklad viz obr. 1) s různým ochranným povlakem vyberte oblast o rozměru cca 30x30 mm bez vizuálního poškození ochranné vrstvy. V místě bez poškození ochranného povlaku odeberte pomocí stříhání na tabulových nůžkách Durma MS 2504 pro každý testovaný materiál vzorek o rozměru 10x10 mm (příklad viz obr. 2). Zkušební vzorky označte tak, aby i po následujících krocích přípravy vzorků k měření mikrotvrdosti bylo možné jednotlivé vzorky přiřadit k příslušným typům plechů s různým ochranným povlakem. Odebrané vzorky zalijte do metylmetakrylátové pryskyřice VariDur 200 tak, aby rovina plechu byla kolmá ke sledované ploše metalografického výbrusu (viz obr. 2.) Oblast pro odebrání vzorku plechu Oblast pro odebrání vzorku plechu 1 a) b) Obr. 1 Příklady vzorků plechů s ochranným povlakem zinku (a-standardní žárově nanesený ochranný povlak zinku, b-žárově nanesený ochranný povlak zinku se zvýšenou kvalitou povrchu používaný v automobilovém průmyslu)

2 Vzorek plechu Pryskyřice VariDur 200 Vymezovací kroužek Obr. 2 Příprava vzorků pro metalografický výbrus zkoumané ochranné vrstvy plechu Proveďte broušení vzorků na metalografické brusce, viz obr. 3, postupně na brusných papírech s označením P 120 (velikost zrna m) až P 600 (velikost zrna m) Při práci postupujte dle návodu k obsluze zařízení. Obr. 3 Metalografická bruska a leštička Leštění vzorků na zařízení pro elektrolytické leštění a leptání LectroPol 5, viz obr. 4 při práci postupujte dle návodu k obsluze zařízení. Program pro leštění zvolte z databáze Struers dle materiálu vzorku 2 Obr. 4 Zařízení pro elektrolytické leštění a leptání LectroPol 5

3 Na základě známého postupu (viz příloha návodu) stanovte mikrotvrdost povrchové vrstvy plechu na odebraných vzorcích. Pro stanovení mikrotvrdosti použijte mikrotvrdoměr Qness Q30A (viz obr. 5) s přiloženým návodem obsluhy. Diskutujte získané výsledky měření. Obr. 5 Mikrotvrdoměr Qness Q30A Zařízení / Pomůcky Tabulové nůžky Durma MS 2504 Metylmetakrylátová pryskyřice VariDur 200 Metalografická bruska a leštička Zařízení pro elektrolytické leštění a leptání LectroPol 5 Mikrotvrdoměr Qness Q30A Návody k obsluze zařízení Příloha - Mikrotvrdost podle Vickerse 3 Úvod Provádění a vyhodnocení zkoušky mikrotvrdosti kovových materiálů podle Vickerse se řídí normou ČSN EN ISO Princip měření mikro-tvrdosti dle Vickerse je založen na vnikání diamantového indentoru do testovaného materiálu pod definovaným zatížením. Indentor má tvar pravidelného jehlanu se čtvercovou základnou s vrcholovým úhlem 136 o, výška jehlanu je 100 m a hloubka vpichu je ca. 1/7 délky jeho úhlopříček (viz obr. 6). Zatížení (0,1 10) N je aplikováno po stanovenou dobu, nejčastěji v rozmezí (6 30) s. Zatížený indentor způsobuje plastickou deformaci ve tvaru jehlanu na zkoušené ploše. Fyzikálně významným parametrem charakterizující proces je zaznamenaný tlak na ploše vpichu. Velikost tlaku je nazývána Vickersovou mikrotvrdostí a je označována MHv. Velikost vpichu je měřena mikroskopicky, určováním velikostí úhlopříček vpichu (d 1 ) a (d 2 ) po uvolnění indentoru (viz obr. 6). Výsledná hodnota mikrotvrdosti je určena ze vztahu (1)

4 Zn, Fe [hm. %] F 6 30s F d 2 d 1 Obr. 6 Princip měření podle Vickerse MHv=1,854F/d² (1) kde značí: MHv Vickersovu mikrotvrdost [MPa], F aplikované zatížení [N], d průměr délek úhlopříček [mm] a 1,854 konstantu, která přepočítává průměr délek úhlopříček na plochu. Mikrotvrdost podle Vickerse je spojena s trvalou deformací materiálu. Vpich do materiálu může být vytvořen tehdy, je-li materiál plastický. Protože je zatížení měřeno v jednotkách newton a velikost úhlopříček v metrech, je jednotkou mikrotvrdosti pascal. Postup stanovení mikrotvrdosti Měřené vzorky ustavte na tvrdoměr tak, aby byly jejich povrchy kolmé k ose vnikajícího tělesa, a aby nedošlo k posunutí vzorku během měření. Proveďte první kontrolní měření k zajištění ofsetu působící síly a požadované ostrosti. Z důvodů měření mikrotvrdosti použijte objektiv se zvětšením 40x, který Vám umožní zobrazit optimální velikost vpichu. Pro stanovení mikrotvrdosti HV u testovaných vzorků použijte hlavní zatížení 100 g (odpovídající doba hlavního zatížení 5 sec). Vpichy v oblasti přechodové vrstvy u povrchu měřeného materiálu proveďte tak, aby při tomto zatížení vnikajícího tělesa nezasáhly do povrchové vrstvy, lišící se od oblastí pod touto vrstvou ve struktuře. Oblast měření mikrotvrdosti povrchové vrstvy Al [hm. %] 4 Tloušťka [ m] Obr. 7 Příklad povrchové úpravy plechu žárově pozinkovaný plech (HDG)

5 Na vytvořeném vpichu ve tvaru kosočtverce označte vrcholy a vypočtěte velikosti obou úhlopříček. Pro každé zatížení opakujte uvedený postup 5x, přitom následující místa pro vpich vyberte tak, aby byl tento umístěn alespoň o pětinásobek délky úhlopříčky od předcházejícího a nedošlo ke vpichu do oblasti ovlivněné předcházejícím vpichem. Ze získaných průměrů délek obou úhlopříček pro každé zatížení vypočtěte průměrnou hodnotu délky úhlopříčky vpichu z pěti měření. 5 Instrumentální vybavení laboratorní úlohy bylo podpořeno projektem FRVŠ 139/2013/A/a

Podobné dokumenty

APLIKACE MIKROTVRDOSTI K HODNOCENÍ KVALITY PLASTOVÝCH DÍLŮ. vliv expozice v tenzoaktivním prostředí motorových paliv a geometrie dílu

APLIKACE MIKROTVRDOSTI K HODNOCENÍ KVALITY PLASTOVÝCH DÍLŮ vliv expozice v tenzoaktivním prostředí motorových paliv a geometrie dílu Laboratorní cvičení předmět: Vlastnosti a inženýrské aplikace plastů