Anyagfizikai Tanszék

Mechanika labor

Hagyományos makrokeménységmérő

Működési elv:

A szabványos gömb (Brinell) kúp ( ) illetve piramis (Vickers) nyomófejet változtatható súly-terhelés nyomja bele a minta síkra csiszolt felületébe. A fej tehermentesítése után visszamaradó lenyomat mérete beépített optikai rendszerrel mérhető. Az alkalmazott terhelés és a karakterisztikus nyomméretből számított nyom-felület hányadosa a minta plasztikus tulajdonságait jellemző "keménység".

Alkalmazási lehetőségek:

Színfémek, ötvözetek szabványos Brinell-, és Vickers-keménységének mérése.
Erőtartomány: 50 - 1000 N
A nyomméret lelvasási pontossága: 0,01

Saját fejlesztésű mélységérzékeny makrokeménységmérés

Működési elv:

MTS univerzális anyagvizsgáló berendezéshez csatlakoztatott Vickers-piramist számítógéppel vezérelt erőprogrammal nyomjuk bele a minta felületébe és mérjük az erő-benyomódási mélység függvénykapcsolatot. Állandó terhelési sebességű mérési ciklus jellemző benyomódási mélység - erő grafikonját a sematikus rajz mutatja. A terhelési szakaszban az erő parabola-szerűen növekszik a benyomódási mélység függvényében. A függvény menete egyszerre jellemzi a minta rugalmas és plasztikus ellenállását deformációval szemben. Az erő-maximum értékéből és az ahhoz tartozó maximális nyommélységből számítható a mintára jellemző "unverzális" keménység . A fej terhelését fokozatosan csökkentve a minta rugalmasan relaxál. A relaxációra jellemző görbe kezdeti meredekségéből meghatározható az anyag rugalmasságát jellemző E-modulus. A relaxáció után maradó nyom-mélységből számítható a minta képlékenységét jellemző keménységszám, illetve megadható a klasszikus Vickers-keménység.
Az erőprogram változtatásával a minták más mechanikai sajátságai is vizsgálhatók, így pl. hosszan tartó terheléssel a minta tartósfolyása, ismételt ciklikus méréssel a viszkoelasztikus sajátságok. Rideg anyagok esetén a Vickers-nyom sarkaiból induló repedések hossza és a benyomódási ciklus adatai alapján meghatározható a minta repedékenységére jellemző kritikus törési szívósság.

Jellemző paraméterek:

terhelési intervallum: F
Sebsségtartomány:
Erő - idő program:
Az erőmérés érzékenysége:
A mélységmérés érzékenysége:

Alkalmazási lehetőségek:

Fémes anyagok, kompozitok keménységének, rugalmas tulajdonságainak vizsgálata (a cseppfolyós nitrogén hőmérséklettől 300 °C-ig terjedő hőmérséklettartományban)
Műanyagok viszkoelasztikus tulajdonságainak vizsgálata.
Kerámiák, üvegek törési szívósságának, fáradásos repedékenységének mérése

Minden olyan esetben célszerű alkalmazni, amikor makroszkopius anyagparaméterek megadása a feladat, de a hagyományos szakító-mérésekhez szükséges próbatestek kialakítására nincs lehetőség. A szükséges minta 3-5 mm vastagságú, min. 5x5 mm
nagyságú lapka.

"Durimet" Leitz-Wetzlar (optikai nyomleolvasásású) mikrokeménységmérő

Működési elv:

A súllyal megterhelt szabványos Vickers-piramis a terhelés mértékétől és az anyag keménységétől föggően nyomódik az anyag felületége. A terhelés egyenletes sebességét olajfék biztosítja. A mérőfej kiemelése után a lenyomat mérete mikroszkópban vizsgálható, illetve mérhető. A próba helye ugyancsak mikroszkópban választható ki.

Alkalmazási lehetőségek:

A fej terhelése 50 mN és 50 N között diszkrét lépésekben változtatható. A nyom leolvasási pontossága 1µm . Mivel a fej az anyagot kb. a nyomátlónak megfelelő sugarú félgömb tartományban deformálja, a berendezéssel 30-50 µm méretű szerkezeti elemek keménysége vizsgálható hitelesen. A hagyományos keménységmérésen túl speciális kúszásvizsgálatok, mikro-törésmechanikai mérések végezhetők.

Shimadzu DUH-202 - mélységérzékeny ultra-mikrokeménységmérő berendezés

Működési elv:

A számítógéppel vezérelt műszer mélységérzékeny szúró-keménység mérések végzésére alkalmas. A benyomó erő elektromágnes tekercsének áramával szabályozható. (Terheléstartomány: 0,1 mN - 1961 mN ). A mérőfej szabványos Vickers-, vagy Berkovich-piramis. A fej benyomódását az anyagba indukciós elven működő érzékelő egység méri folyamatosan 10 nm pontossággal.

A berendezés különböző beépített erő-idő programokat kínál:

Egyenletes erősebességgel történő terhelés-tehermentesítés ciklus
Terhelési sebesség tartomány: 70,6 mN/s-1,4 µN/s
Ráterhelés után a maximális erő tartása meghatározott időkig (max: 1000 s)
Terhelés-tehermentesítés ciklikus ismétlése, (max 1000 ciklusszámig)
Terhelés növelése diszkrét lépésekben, lépésenként lehetőség van a terhelés meghatározott ideig történő állandó értéken tartására, illetve lépésenkénti tehermentesítésre.

A minta pozicionálása és a lenyomatok megfigyelésére optikai mikroszkóp szolgál (N: 800x)

Alkalmazási lehetőségek:

Fémek, kerámiák, polimerek, kompozitok lokális mechanikai tulajdonságainak vizsgálata, felületi rétegek vizsgálata.
A mért benomódási mélység - terhelés adatokból speciális célprogramokkal számíthatók ki a mechanikai paraméterek: Berkovich-, ill. Vickers-keménység, dinamikus keménység a benyomódási mélység függvényében
Rugalmas modulusz

A minták repedékenysége, törkenysége a Vickers-nyom sarkaiból induló repedések alapján repedésstatistikai mérésekkel, illetve a kritikus törési szívósság (K1C) meghatározásával történhet.

Vizsgálható minta:

sík, polírozott felszínű, legalább 0,1 mm vastagságú lapka, vagy max. 10 mm vastag, műgyantába ágyazott csiszolat

UMIS II. nanokeménységmérő

Működési elv:

Az anyag különlegesen kicsi térfogatának mechanikai tulajdonságait Berkovich, illetve Vickers geometriájú mérőfej extrém kis terhelésekkel történő benyomásával vizsgálhatjuk.
A benyomófej terhelése 20µN-500mN tartományban szabályozható. Az erőt piezo-kristály feszültséggel vezérelt deformációja biztosítja. Az erő mérésére 500 nN érzékenységű LVDT-egység szolgál, a benyomódási mélységet egy másik, az erőmérőtől független 0,03nm érzékenységű elmozdulásmérő érzékeli. A műszerhez kifejleszett WinUMIS számítógépes célprogram segítségével a paraméterek és mérés-vezérlés széles skálán állíthatók. Az elterjedt erő-vezérlés mellett mód van a benyomódási mélység vezérlésére is. A különböző terhelési sebességgel végzett mérések mellett mód van az állandó deformáció-sebességgel történő benyomásra is, vagy az állandó kontakt-nyomással történő tartósfolyásmérésekre éppúgy mint a finom erőosszcillációval perturbált dinamikus benyomódásmérésekre is. A minta pozicionálása és a lenyomatok vizsgálata videorendszerhez kapcsolt optikai mikroszkóp, ill. különösen igényes mérések esetén, a műszerhez csatlakoztatott atomerő-mikroszkóp (Stand Alone AFM) segítségvel történik. A tárgyasztalon lévő minta pozíciója számítógéppel programozható. A pozicionálás pontossága a keménységmérő és a mikroszkóp alatt 0,5 µm .

A berendezés működésének stabilitását rezgésmentes állványzat és klíma-kamra biztosítja.

A műszer tartozéka a max. 400 °C hőmérsélkethatárig használható speciális kályha, amely magasabb hőmérsékleteken is lehetővé teszi a mérést.

Alkalmazási lehetőségek:

Mechanikai paraméterek meghatározása nanométeres mérettartományban fémes anyagok, kerámiák, polimerek, kompozitok esetén, pl. többfázisú rendszerek, mikro-kopozitok alkotóelemeinek vizsgálata, vékony felületi rétegek, különböző kezelésekkel módosított felületek mechanikai sajátságainak mérése. A mechanikai tulajdonságok mélységfüggésének vizsgálata.

Vizsgálható minta:

Sík, igényesen polírozott felszínű, legalább 0,1 mm vastagságú lapka, vagy műgyantába ágyazott csiszolat.

Sajátépítésű magashőmérséklei benyomódási kúszásmérő berendezés

A benyomódási kúszásvizsgálat a stacioner kúszás deformációs mikromechanizmusainak vizsgálata szempontjából egyenértékű a konvencionális állandó feszültségű nyújtási tartósfolyásméréssel. Az utóbbival szemben előnye, hogy a benyomódási kúszásmérés mintái jóval kisebbek és egyszerűbben elkészíthetők mint a hagyományos szakító próbatestek.

Működési elv:

A felfűtött kályhában elhelyezett mintába állandó erővel terhelt henger alakú mérőfej nyomódik egyre beljebb. A benyomódás mértékét az idő függvényében mérjük.
A mérőberendezést, a műszer sematikus rajzát és különböző terheléssel felvett benyomódási kúszásgörbéket az ábrák mutatják. A mérőberendezést, a műszer sematikus rajzát és különböző terheléssel felvett benyomódási kúszásgörbéket az ábrák mutatják. A benyomódási kúszásgörbén jól megfigyelhető a tranziens és a stacioner szakasz (de nem lép fel a gyorsuló kúszás, azaz a deformáció végig stabil.) A kúszásgörbe stacioner szakaszából meghatározható benyomódási sebesség az anyagi minőség mellett a mérőfej által az anyagra kifejtett nyomástól és a hőmérséklettől függ.

Alkalmazási lehetőségek:

Fémek, fém-kerámia kompzitok, plaszticitásának, tartósfolyásának, üvegek viszkozitásának vizsgálata.

Műszerparaméterek :

A mérőfej által az anyagra gyakorolt nyomása: 15 kPa - 1 GPa
Maximális hőmérséklet 1000 °C , a hőmérséklet stabilitása ± 0,5 °C
Az elmozdulásmérés érzékenysége 0,1mm
Minta mérete: 2-12 mm vastagságú, max 15mm átmérőjű henger (vagy hasáb)

Kapcsolattartó: Juhász András

Webmaster