194404. lajstromszámú szabadalom • Eljárás keménységméréskor keletkezett lenyomatok mértékadó méretének és a keménységi mérőszámnak a meghatározására
1 194.404 2 A találmány tárgya eljárás keménységméréskor keletkezett lenyomatok mértékadó méretének és a keménységi mérőszámnak a meghatározására. A kohászati és gépipari anyagvizsgálatban az egyik leggyakrabban használt vizsgálati eljárás a keménységmérés. A fémek és ötvözetek keménysége önmagában is fontos jellemző, de a keménység alapján sokszor a szilárdságra is következtethetünk, hiszen például a HB Brinell-keménység és az Rm szakítószilárdság között az összegüggés igen jó közelítéssel érvényes. Amint az közismert, a Brinell-keménység az F terhelőerőnek és a D átmérőjű golyó által létrehozott lenyomat felületének hányadosa. A gömbsüveg felülete a lenyomat d átmérője alapján számítható, vagyis a Brinell-keménységméréskor a d átmérő a mértékadó méret. A Brinell-keménység definíció szerint HB-D„(D-fe^ (2> A Vickers-keménység definíciója hasonló a Brinellkeménység definíciójához, de ebben az esetben a szerszám nem golyó, hanem egy 68 ° félnyílásszögű gyémántgúla. Az F terhelőerő és a gyémántgúla által létrehozott lenyomat felületének hányadosa a Vickers-keménység. Ha a lenyomat átlóját d-vel jelöljük, akkor a Vickers-keménység definíciója: HV= 1,854 (3) A hagyományos módszer esetén a lenyomat mértékadó méretét a keménységmérő gép homályos üvegére kivetített képűi mechanikus mérési módszenei határozzák meg. Az így meghatározott d lenyomatátmérő vagy lenyomatátló értékének, valamint a választott értékeknek (F terhelőerő, D golyóátmérő) figyelembevételével a HB, illetve a HV értéke táblázatból kiolvasható, a gyakorlat az, hogy először sorra lemérik a lenyomatok méreteit, majd a méréssorozat végén értékelik azokat. Meg kell jegyezni, hogy a d lenyomatátmérő vagy lenyomatátló meghatározása a munkavégzőtől függően viszonylag jelentős hibát, illetve szórást eredményezhet. A hagyományos módon elvégzett keménységmérés a viszonylag gyors módszerek közé tartozik, de figyelembe véve például az edzhetőségi vizsgálatoknál szükségessé váló igen nagyszámú mérést, célszerű a mérés és a meglehetősen monoton kiértékelő munka időtartamának további csökkentése, ugyanakkor pedig a mérés pontosságának a növelése. Az utóbbi időben jelentek meg az ún. közvetlen leolvasású keménységmérő gépek. Ezek jellemzője az, hvjgy a hagyományos mérési módszerhez kapcsolódva, a mérőmikroszkópjukhoz tartozó mikrométerek elmozdulását, helyzetét útadókkal villamos jellé alakítják, és az így adódó jelekből célszámítógéppel határozzák meg a keménységi értéket. Hátrányuk az, hogy a Vickers-keménységi nyom két átlóját külön-külön méréssel kell meghatározni, hasonlóan pedig a Brinell-keménységméréskor keletkező, elvileg kör alakú lenyomat méretét is két egymásra merőleges irányban kell mérni. További hiányosságuk, hogy nem csökkentjk a lenyomat lemérésekor keletkező szubjektív mérési hibát, így az általuk kapott eredmények pontossága gyakorlatilag nem jobb a hagyományos, kézi kiértékelésű módszernél. A találmány által megoldandó feladat a korábbi mérési módszerek hiányosságainak kiküszöbölése és olyan eljárás kidolgozása a keménységmérésnél jelentkező lenyomatok mértékadó méretének és a keménységi mérőszámnak a meghatározására, amely az eddigieknél gyorsabb és pontosabb kiértékelést tesz lehetővé. A kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a szokásos módon létrehozott lenyomat felnagyított képét zárt TV-lánc segítségével TV-képernyőn jelenítjük meg, és ugyanerre a TV-képernyőre egy területmérő egység elektronikus úton pozícionálható és változtatható méretű mérőablakát keverjük, majd a mérőablakot a BrineÜ- vagy Vickers-lenyomat képének mértékadó méretéhez állítjuk, és a területmérő egység által így meghatározott aktuális területi mérőszámot villamos jelként megfelelően programozott célszámítógépbe juttatjuk, amely meghatározza a keménységi mérőszámot. A találmány szerinti eljárás alapja az a felismerés, hogy a lenyomat TV-képéhez elektronikus úton változtatható méretű ablak-képet illesztve, ezen mérőablak elektronikus úton mért Ta területéből a HB, illetve a HV keménységi értékek az eddigi eljárásokhoz képest gyorsabban és pontosabban határozhatók meg. Az eljárás alapját képező összefüggések az alábbiak szerint alakulnak: HB = D • n (D-^D^-k - Ta) ' ^ illetve HV = 1,854 - (5) 3 Természetesen, Ta értékénél figyelembe vettünk egy k arányossági tényezőt, ami a mérőablak tetszőleges egységben meghatározott Ta területét a lenyomat mm2 -ben kifejezett területévé változtatja. A találmány szerinti eljárást részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1. ábra egy Vickers-keménységmérő gép segítségével megvalósított találmány szerinti eljárás blokkvázlata, a 2a-d. ábrák a mérőablak lenyomatképre való ráállításának egyes fázisait tüntetik fel. Amint az az eljárás 1. ábrán feltüntetett blokkvázlatán látható, egy 1 Vickers-keménységmérő gépbe behelyezünk ew vizsgálandó 2 próbatestet és a gép 3 homályos üvegere kivetítjük a 2 próbatest felületének képét. A rendszer hitelesítése a 3 homályos üvegen levő beosztás segítségével történik. Egy 4 TV-kamera révén a 2 próbatest felületének 3 homályos üvegre kivetített képe a keménységmérő gép mérőmikroszkópjának szálkeresztjével együtt egy 5 TV-monitor képernyőjén jelenik meg, amelyen ugyanakkor egy 6 területmérő egység elektronikusan szabályozható nagyságú 7 mérőablakát is megjelenítjük. Kiindulásként a 6 területmérő egység 7 mérőablakát szabályozó 8 potenciomé terek segítségével például egy 0,2x0,2 mm-es lenyomatnak megfelelő lenyomatképhez állítjuk be a TV-képemyőn. Ezzel egyidejűleg a 6 területmérő egységet a 9 választókapcsolóval K kalibráló állásba hozzuk. Ekkor a 6 teriiletmérő egység adott számú (pl. 16) mérést végez; ennek alapján a tetszés szerinti egységben adódó területhez egy 10 célszámítógép kiszámítja a már 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
