Приложение С (обязательное).Податливость установки и функция площади наконечника

Приложение С
(обязательное)

Податливость установки и функция площади наконечника

С.1 Податливость установки

Приложенная испытательная нагрузка воздействует не только на поверхности испытуемого образца, но и на детали испытательной установки, которые при этом упруго деформируются.

Упругая деформация испытательной установки вызывает кажущееся увеличение измеряемой глубины индентирования, которое не проявляется при контакте во время индентирования, а возникает между контрольными плоскостями в установке для испытаний.

Обычно дополнительная кажущаяся глубина индентирования, связанная с деформацией установки для испытаний, пропорциональна прилагаемому усилию. Эта дополнительная податливость установки должна учитываться при всех нагрузках, поскольку она непосредственно влияет на увеличение и уменьшение наклона касательной к кривой снятия испытательной нагрузки. Абсолютное увеличение измеряемого значения особенно значительно при высоких прилагаемых нагрузках.

Процедуры определения податливости установки в соответствии с принятыми методами (см. [1] (пункт 4.5), [8], [13]) должны сообщаться производителем установки для испытаний. Податливость установки может оказывать особенно заметное влияние на результаты измерений тогда, когда перемещение наконечника отсчитывается от нижней точки. Производитель установки должен определять податливость установки до ее поставки.

С.2 Функция площади наконечника

Вычисление параметров, описанных в А.2, А.4 и А.5, основано на определении площади контакта (или площади поперечного сечения) наконечника. Однако в процессе индентирования измеряют глубину индентирования, а не площадь. Существенные различия можно обнаружить при сравнении действительной площади контакта с площадью, вычисленной в предположении идеальной геометрии наконечника, в частности, при небольшой глубине индентирования.

Эти различия связаны со скруглением вершины наконечника, в случае с пирамидой Виккерса, на перемычке, и отклонением от указанного угла наконечника, что относится к обычным производственным допускам. Кроме того, действительная площадь контакта изменяется в связи с изношенностью вершины наконечника.

Для достижения сопоставимости результатов необходимо определить действительную площадь контакта (или проектируемую площадь контакта) и использовать ее в вычислениях параметров материалов.

Возможны три метода определения функции площади наконечника:

- метод прямого измерения с помощью атомного силового микроскопа (AFM) (см. [14]);

- косвенно, используя индентирование в материал с известным модулем Юнга (см. [8]);

- косвенно, наблюдая отклонения от твердости, вычисленные с помощью измеренной испытательной нагрузки и соответствующей глубины индентирования (с твердостью, независимой от глубины индентирования). Этот метод нуждается в специальных контрольных материалах (например, кварцевом стекле, стекле ВK7) и применим для определения твердости индентирования , а также твердости по Мартенсу (косвенно, путем использования индентирования в материал с известным модулем Юнга, (см. [15]). Если этот метод используется для определения твердости по шкалам Мартенса, функцию площади поверхности наконечника можно вычислить из кривой возрастания нагрузки на F-h-диаграмме.

Примечания

1 Для определения функции площади наконечника при определении твердости по шкалам Мартенса рекомендуется использовать контрольные материалы высокой пластичности.

2 Для всех косвенных методов сначала необходимо определить податливость установки и соответственным образом скорректировать данные по глубине индентирования. Также можно использовать итерационный подход.

Функция площади наконечника, как правило, выражается в виде математической функции, выражающей зависимость площади поперечного сечения наконечника от расстояния от вершины наконечника. Если функцию площади наконечника невозможно выразить относительно простой (кубической или полиномиальной) математической функцией, то оценку можно сделать графически или с помощью справочной таблицы. Различные части наконечника могут описываться различными математическими функциями или сплайнами.

Процедура проверки функции площади наконечника описана в [1] (приложение С).

3 Функцию площади наконечника и поправку на податливость установки можно определять одновременно, с помощью итерационной процедуры и набора эталонных мер [13].