ГОСТ Р 58867-2020 Подшипники качения приборные. Методы измерения твердости деталей подшипников

ГОСТ Р 58867-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Подшипники качения приборные

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ

Instrument rolling bearings. Methods of measuring hardness parts of bearings

ОКС 21.100.20
ОКПД2 28.15

Дата введения 2020-08-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 218 "Приборные подшипники качения", Открытым акционерным обществом "ОК-Лоза" (ОАО "ОК-Лоза")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 218 "Приборные подшипники качения"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 мая 2020 г. N 235-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы измерения твердости в закаленном и (или) упрочненном состоянии деталей шариковых приборных подшипников качения.

Настоящий стандарт распространяется на детали приборных шариковых подшипников качения и шарикоподшипниковых опор (далее - подшипники) и применяется при их изготовлении, контроле, подтверждении соответствия требованиям нормативных документов или технической документации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.030 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление

ГОСТ 2789 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 2999 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу

ГОСТ 9013 (ИСО 6508-86) Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 9031 Меры твердости образцовые. Технические условия

ГОСТ 9377 Наконечники и бойки алмазные к приборам для измерения твердости металлов и сплавов. Технические условия

ГОСТ 21014 Прокат черных металлов. Термины и определения дефектов поверхности

ГОСТ 22975 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Роквеллу при малых нагрузках (по Супер-Роквеллу)

ГОСТ 23505 Обработка абразивная. Термины и определения

ГОСТ 23677 Твердомеры для металлов. Общие технические требования

ГОСТ 24955 Подшипники качения. Термины и определения

ГОСТ 33439 Металлопродукция из черных металлов и сплавов на железоникелевой и никелевой основе. Термины и определения по термической обработке

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 21014, ГОСТ 23505, ГОСТ 24955, ГОСТ 33439, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 микрошлиф: Образец детали, имеющий полированную гладкую поверхность и используемый для исследования микроструктуры материала.

3.2 тонкостенные детали (образцы): Детали подшипников (образцы), у которых отношение толщины к размеру наружной поверхности лежит в диапазоне от 0,04 до 0,065.

4 Условные обозначения

4.1 Условные обозначения, принятые в схемах, приведены в таблице 1.

Таблица 1

5 Точность измерений

Пределы относительной погрешности измерения твердости деталей подшипников составляют не более 3% от значений измеряемой величины и определяются погрешностью применяемых твердомеров (в соответствии с ГОСТ 23677 для твердомеров различного типа) и погрешностями определения геометрических параметров отпечатков наконечников твердомеров на контролируемой поверхности.

6 Средства измерения и вспомогательные устройства

6.1 При выполнении измерений применяют следующие средства измерения (СИ) и вспомогательные устройства:

- твердомеры по ГОСТ 23677;

- наконечники алмазные для измерения твердости в соответствии с ГОСТ 9377;

- наконечники стальные шариковые в соответствии с ГОСТ 23677;

- образцовые меры твердости 2-го разряда по ГОСТ 9031;

- средства вспомогательные (устройства центрирующие, столы предметные, тиски, подставки опорные, оправки), предназначенные для установки и центрирования деталей подшипников на твердомерах.

Примечания

1 Вспомогательные средства для установки деталей подшипников на твердомеры проектируются предприятием - изготовителем подшипников с соблюдением требований к установленной точности измерений по настоящему стандарту.

2 Применимость конкретных вспомогательных средств для установки деталей подшипников должна быть определена технической документацией предприятия - изготовителя подшипников на операции измерения твердости.

6.2 Наконечники для твердомеров выбираются в соответствии с ГОСТ 23677.

6.3 Используемые твердомеры должны быть исправны и поверены в установленном порядке. Использование неповеренных твердомеров не допускается.

6.4 Используемые образцовые меры твердости должны быть поверены.

6.5 Подъемное устройство рабочего стола твердомера не должно произвольно перемещаться в процессе измерения.

6.6 Программное обеспечение используемых СИ должно быть защищено от несанкционированной настройки и вмешательства, которые могут привести к искажению результатов измерений и их обработки.

6.7 Допускается применение аналогичных СИ, обеспечивающих заданную точность измерения твердости.

7 Методы измерения

7.1 Измерение твердости деталей подшипников в зависимости от размера деталей или образцов, а также глубины упрочненного (азотирование, цементация, нитроцементация и др.) поверхностного слоя проводят по методу Роквелла в соответствии с ГОСТ 9013, Супер-Роквелла по ГОСТ 22975 или Виккерса согласно ГОСТ 2999.

7.2 Методы измерения твердости деталей подшипников основаны на вдавливании в поверхность образца наконечника определенной формы (в зависимости от выбранного метода измерения) при установленной нагрузке, последующем измерении геометрических параметров отпечатка (глубины или длины диагоналей - в зависимости от метода) и на определении по ним значения твердости.

8 Требования безопасности

8.1 Перед началом работы следует проверить исправность твердомеров на отсутствие повреждений корпуса, комплектующих частей, повреждений электрической проводки, надежность их крепления между собой, прочность фиксации движущихся частей твердомеров в рабочем положении, устойчивость расположения твердомеров на рабочем столе и исправность вспомогательных устройств для установки и центрирования деталей подшипников на твердомерах.

8.2 Применяемые твердомеры должны быть надежно заземлены в соответствии с ГОСТ 12.1.030.

8.3 Конструкция твердомеров и вспомогательных устройств должна обеспечивать возможность удобного и безопасного выполнения работ.

8.4 Твердомеры и вспомогательные устройства следует использовать в соответствии с руководствами (инструкциями) по эксплуатации и/или паспортами.

9 Требования к квалификации персонала

К выполнению измерений и обработке их результатов допускается персонал, прошедший обучение и соблюдающий требования эксплуатационной документации на твердомеры и настоящего стандарта.

10 Условия выполнения измерений

10.1 При выполнении измерений необходимо соблюдать следующие условия:

- температура воздуха - 20°C;

- относительная влажность воздуха - (58±20)°C;

- отсутствие вибрации опорных поверхностей рабочих столов, пола в том помещении, в котором установлены твердомеры;

- общая освещенность в помещении - от 200 до 400 лк, освещенность на рабочих местах - 750 лк.

10.2 Детали подшипников, подлежащие измерению, должны быть выдержаны в помещении с вышеуказанными условиями не менее 2 ч до начала измерений.

10.3 Детали подшипников перед измерением должны быть чистыми, сухими и размагниченными. Промывка и размагничивание деталей - в соответствии с технической документацией на подшипники.

11 Подготовка к выполнению измерений

11.1 При подготовке к выполнению измерений необходимо провести следующие работы:

- проверить исправность СИ;

- проверить работоспособность программного обеспечения;

- подобрать вспомогательные устройства, необходимые для установки деталей подшипников на твердомеры, проверить их исправность;

- провести контрольные измерения твердости на образцовых мерах твердости;

- подготовить образцы или детали подшипников.

11.2 Перед выполнением измерений необходимо убедиться в том, что твердомеры и их отдельные части (корпус, предметный стол, дисплей и т.д.) не имеют видимых механических повреждений, следов пыли, загрязнений, коррозии, масла и т.п., а также проверить устойчивость положения твердомеров на поверхности рабочего стола. При необходимости следует устранить все выявленные замечания.

11.3 При использовании соответствующего программного обеспечения для измерений необходимо убедиться в его работоспособности (программа реагирует на команды пользователя, отсутствуют сообщения о неисправностях).

11.4 Осуществляют подбор необходимых вспомогательных устройств для установки деталей подшипников на твердомеры в соответствии с технической документацией предприятия - изготовителя подшипников на операции контроля твердости деталей подшипников.

11.5 Проверяют выбранные вспомогательные устройства на предмет наличия механических повреждений (сколов, выступаний металла на контактных поверхностях, следов износа, загрязнений, коррозии на контактных и присоединительных поверхностях и т.д.). При необходимости устраняют все выявленные замечания.

11.6 Контрольные измерения твердости образцовых мер проводят после каждой смены наконечников, предметного стола твердомера или после измерения твердости партии образцов или деталей подшипников (не менее 100 шт.). Число контрольных измерений - не менее шести. При этом результаты первых трех измерений не учитывают.

Твердомер считают пригодным к работе в том случае, если разница между значением твердости образцовой меры и результатом каждого из контрольных измерений (за исключением первых трех) не превышает заданную погрешность твердомера.

11.7 При проверке состояния образцов или деталей подшипников необходимо убедиться в отсутствии на них окалины, пережогов, обезуглероженного слоя, трещин, раковин и других дефектов.

11.8 Установку образцов или деталей подшипников на твердомеры необходимо производить с соблюдением следующих условий:

- контролируемые образцы или детали должны лежать на предметном столике устойчиво, чтобы во время измерения не могло произойти их смещение;

- контролируемые образцы или детали во время измерения твердости не должны прогибаться или пружинить, а опорная поверхность не должна иметь незачищенных следов отпечатков от предыдущих измерений;

- должна быть обеспечена перпендикулярность приложения действующей нагрузки к поверхности образца или участка детали.

12 Выполнение измерений

12.1 Общие требования

12.1.1 Измерение твердости фиксирует состояние микроструктуры деталей в закаленном или упрочненном состоянии и является основным показателем качества деталей после термической и химико-термической обработки.

12.1.2 Измерение твердости деталей подшипников проводят при следующих нагрузках:

- по методу Роквелла (HRC и HRA) - 1500 и 600 Н (150 и 60 кгс);

- методу Супер-Роквелла (HRN30) - 300 Н (30 кгс);

- методу Виккерса (HV) - 10, 20, 50, 100 Н (1, 2, 5, 10 кгс).

12.1.3 При выборе метода измерения твердости существенным условием является оптимальная измерительная нагрузка на контролируемую поверхность. При измерении опорная поверхность контролируемой детали, образца не должна иметь следы деформации от отпечатка твердомера.

12.1.4 Основной мерой твердости, величина которой должна быть указана в технической документации на подшипники, является твердость, измеренная по Роквеллу при нагрузке 1500 Н (150 кгс).

12.1.5 Методом измерения твердости по Роквеллу при нагрузке 600 Н (60 кгс) контролируют детали, у которых размеры базовых поверхностей для вдавливания алмазного конуса при нагрузке 1500 Н (150 кгс) являются недостаточными.

12.1.6 Метод измерения твердости по Супер-Роквеллу с нагрузкой 300 Н (30 кгс) применяют для контроля деталей, твердость которых невозможно определить по Роквеллу при нагрузке 1500 и 600 Н (150 и 60 кгс).

12.1.7 Метод измерения твердости по Виккерсу применяют для контроля тонкостенных деталей, тонкостенных образцов или упрочненных поверхностных слоев.

12.1.8 Для контроля твердости на каждой детали должно быть проведено три измерения. За фактическое значение твердости деталей подшипников по Роквеллу, Супер-Роквеллу и Виккерсу принимают среднее арифметическое результатов трех измерений.

12.1.9 Соотношение единиц твердости, полученных в результате измерений по разным методам при различных нагрузках, приведено в таблице 2.

Определение промежуточных значений твердости производят методом линейной интерполяции.

12.1.10 При измерении твердости необходимо соблюдать следующие условия:

- плавное приведение наконечника в контакт с поверхностью детали, образца;

- плавное приложение измерительных нагрузок и поддержание их постоянства в течение установленного времени;

- плавное снятие измерительной нагрузки.

12.1.11 Механическая обработка (шлифование и полирование) деталей при подготовке образцов не должна вызывать нагрева, который может повлиять на показатель твердости.

Таблица 2

12.2 Измерение твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу

12.2.1 Общие положения

12.2.1.1 По методу Роквелла допускается проводить измерения с твердостью по шкале С не более 70 единиц в связи с большой вероятностью разрушения алмазного наконечника твердомера. Изделия из сверхтвердых сплавов, а также стойким упрочненным слоем следует контролировать по шкале A метода Роквелла или по шкале N (при нагрузке 30 кгс) метода Супер-Роквелла.

12.2.1.2 Шероховатость Ra контролируемой поверхности колец и тел качения должна быть не более 2,5 мкм по ГОСТ 2789.

12.2.1.3 Минимальная толщина контролируемого образца или слоя должна быть не менее восьмикратной глубины внедрения измерительного наконечника после снятия основной нагрузки.

12.2.1.4 При приложении предварительной нагрузки образец или деталь должны перемещаться плавно, сближаясь с измерительным наконечником. Если приложенная величина предварительной нагрузки оказалась выходящей за пределы допуска, то предварительная нагрузка должна быть снята, а измерение твердости произведено в другой точке образца (детали). Основная нагрузка снимается плавно через 1-3 с после замедления движения стрелки индикатора твердомера.

12.2.2 Измерение твердости колец

12.2.2.1 При контроле твердости колец основной базой для вдавливания алмазного конуса служит плоская торцовая поверхность. Минимальное расстояние от центра отпечатка до края торца и минимальная ширина торцовой поверхности при измерении твердости по Роквеллу (шкалы C и A) и по Супер-Роквеллу [шкала N (нагрузка 30 кгс)] должны быть не менее величин, указанных в таблице 3.

Примечание - За ширину торцовой поверхности принимают минимально допустимую по чертежу ширину контролируемого плоского торца.

Таблица 3

12.2.2.2 При минимальной ширине торца алмазный конус измерительного наконечника должен вдавливаться в среднюю точку ширины торца. Для этого необходимо иметь предметный столик с V-образной упорной пластиной (см. рисунок 1), которая при измерении твердости колец разного диаметра, передвигаясь в том или ином направлении, центрирует среднюю точку торцовой поверхности относительно вершины алмазного конуса.

12.2.2.3 Твердость тонкостенных наружных колец подшипников, ширина торцовых поверхностей которых меньше величин, указанных в таблице 2, можно контролировать путем вдавливания алмазного конуса в наружную цилиндрическую поверхность при наличии специальных подставок с цилиндрическими стержнями (см. рисунки 2 и 3).

12.2.2.4 При измерении твердости малогабаритных колец радиальных подшипников по наружной цилиндрической поверхности с применением опорных подставок, изображенных на рисунке 2, внутренний диаметр колец должен быть не менее 5,0 мм, а соответствующий диаметр цилиндрического стержня - не менее 4,5 мм, причем ширина П-образного выреза предметного столика должна быть только на 1,0 мм более ширины (высоты) кольца.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

12.2.2.5 При контроле твердости колец на торцовой или цилиндрической поверхности минимальная толщина детали в точке вдавливания алмазного конуса при нагрузках 300 Н (30 кгс), 600 Н (60 кгс), 1500 Н (150 кгс) должна соответствовать значениям, указанным в таблице 4, а минимальное расстояние от центра отпечатка до края контролируемой поверхности - в таблице 3.

Примечание - Данные, приведенные в таблице 4, следует использовать также при выборе нагрузки для измерения твердости деталей с упрочненным слоем, полученным химико-термическим или другим методом обработки.

Таблица 4

12.2.2.6 При измерении твердости на выпуклых цилиндрических поверхностях (наружная цилиндрическая поверхность колец) в результаты измерений вводят поправки.

Величина поправки твердости, полученной при нагрузке 1500 Н (150 кгс), приведена в таблице 5, а при нагрузке 600 Н (60 кгс) - в таблице 6. Поправки прибавляются к полученным значениям твердости.

12.2.2.7 Твердость колец диаметром не более 300 мм контролируют на настольных твердомерах Роквелла; твердость колец диаметром от 300 до 600 мм - на настольных твердомерах Роквелла, оснащенных подъемными механизмами (ручные или автоматизированные), или переносными твердомерами; твердость колец диаметром свыше 600 мм - переносными твердомерами.

Примечание - Разрешается контролировать твердость до окончательной механической обработки на образцах, вырезанных из кольца.

12.2.2.8 Если из-за недостаточных размеров базовых поверхностей для вдавливания алмазного конуса (см. таблицы 3 и 4) невозможно осуществить контроль твердости колец по методу Роквелла, то качество термической обработки данных колец проверяют измерением твердости по методу Виккерса.

Таблица 5 - Величина поправки твердости (HRC) для выпуклой цилиндрической поверхности (кольца) при нагрузке 1500 Н (150 кгс)

Продолжение таблицы 5

Продолжение таблицы 5

Продолжение таблицы 5

Окончание таблицы 5

Таблица 6 - Величина поправки твердости (HRA) для выпуклой цилиндрической поверхности (кольца) при нагрузке 600 Н (60 кгс)

Окончание таблицы 6

12.2.3 Измерение твердости шариков

12.2.3.1 Твердость шариков диаметром 4,763 мм и более контролируют по методу Роквелла при нагрузке 1500 Н (150 кгс); твердость шариков диаметром от 2,500 до 4,500 мм по методу Роквелла при нагрузке 600 Н (60 кгс) и шариков диаметром от 2,000 до 2,381 мм - по Супер-Роквеллу при нагрузке 300 Н (30 кгс).

Твердость шариков диаметром менее 2,00 мм проверяют по методу Виккерса.

Примечание - Диаметром шарика является его номинальный диаметр.

12.2.3.2 Контроль твердости шариков малых размеров по криволинейным поверхностям проводят на твердомере, оснащенном специальным центрирующим устройством (см. рисунок 4) с регулировочными винтами микроперемещения.

Примечание - Допускается применение других конструкций центрирующих устройств, обеспечивающих надежное центрирование измеряемых деталей.

Рисунок 4

12.2.3.3 При вдавливании алмазного конуса в сферическую поверхность под нагрузкой 1500 Н (150 кгс) твердость шариков с учетом влияния кривизны поверхностей определяют путем введения поправок, приведенных в таблице 7. Поправки суммируют с полученными значениями твердости.

12.2.3.4 При измерении твердости шариков на сферической поверхности при нагрузке 600 Н (60 кгс) твердость определяют путем введения поправок, приведенных в таблице 8. Поправки суммируют с полученными значениями твердости.

12.2.3.5 Соотношение единиц твердости шариков, измеренных при нагрузке 1500 Н (150 кгс) и 600 Н (60 кгс), приведено в таблице 2.

12.2.3.6 При измерении твердости шариков диаметром от 2,000 до 2,381 мм по шкале HRN30 на сферической поверхности твердость определяют путем введения соответствующих поправок, приведенных в таблице 9. Поправки прибавляются к полученным значениям твердости.

12.2.3.7 Перевод твердости, измеренной при нагрузке 300 Н (30 кгс) на твердость, измеренную при нагрузке 1500 Н (150 кгс), приведены в таблице 2.

12.2.3.8 Если при измерении твердость HRC шариков с учетом поправок для сферических поверхностей не соответствует установленным настоящим стандартом нормам, то твердость шариков проверяют на плоских поверхностях. Для этого шарики шлифуют без прижогов на плоскошлифовальном станке с двух противоположных сторон.

Таблица 7 - Величина поправки твердости (HRC) для сферической поверхности (шарика) при нагрузке 1500 Н (150 кгс)

Продолжение таблицы 7

Продолжение таблицы 7

Продолжение таблицы 7

Окончание таблицы 7