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一、硬度
是材料抵抗彈性變形,塑性變形或破壞的能力。對(duì)于以壓入法進(jìn)行的硬度試驗(yàn),硬度是物質(zhì)抵抗另一較堅(jiān)硬的具有一定形狀和尺寸的物體壓入其表面的能力。
1、洛氏硬度試驗(yàn)的原理
洛氏硬度測(cè)定方法是用規(guī)定的壓頭,在先后施加的兩個(gè)試驗(yàn)力(初試驗(yàn)力Fo和總試驗(yàn)力F)作用下,壓入試樣表面,在總試驗(yàn)力保持一定的時(shí)間后,卸除主試驗(yàn)力F1.保留初試驗(yàn)力,測(cè)量其壓入深度h1.以壓入深度h1和在初試驗(yàn)力作用下的壓入深度ho之差Δh表示洛氏硬度的高低,以壓頭軸向位移0.002毫米作為一個(gè)洛氏硬度單位,其作用原理見下圖。
洛氏硬度值計(jì)算公式:
式中C——常數(shù)等于0.002毫米
K——常數(shù)當(dāng)采用金剛石圓錐壓頭時(shí)為100.
當(dāng)采用硬質(zhì)合金球壓頭時(shí)為130
洛氏硬度試驗(yàn)原理圖
2、洛氏硬度試驗(yàn)特點(diǎn)
洛氏硬度試驗(yàn)采用測(cè)量壓入深度的方法,硬度值通過液晶屏直接讀出,因此操作簡(jiǎn)單方便,容易掌握,工作效率高,適應(yīng)于成批零部件的檢驗(yàn);洛氏硬度試驗(yàn)法,可以采用金剛石壓頭和硬質(zhì)合金球壓頭,可以測(cè)量較硬和較軟的試樣,使用范圍廣泛,因此洛氏硬度試驗(yàn)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,成為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量,確定合理的加工工藝的主要檢測(cè)手段。洛氏硬度計(jì)是生產(chǎn)企業(yè),大中院校,科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行硬度試驗(yàn),教學(xué)科研工作最常用的試驗(yàn)儀器。
二、硬度計(jì)的應(yīng)用
洛氏硬度試驗(yàn)按材料硬度范圍,試樣厚度不同,可以選擇不同的壓頭及試驗(yàn)力,并用不同的標(biāo)尺表示,最常用的有A、B、C標(biāo)尺,下表給出了常用標(biāo)尺試驗(yàn)力,壓頭、常數(shù)K的數(shù)值及適用范圍與應(yīng)用舉例。
表1 洛氏硬度計(jì)使用范圍
洛氏硬度標(biāo)尺 |
硬度符號(hào) |
壓頭類型 |
總試驗(yàn)力 F牛頓(公斤) |
常數(shù) |
適用范圍 |
應(yīng)用舉例 |
A |
HRA |
金剛石圓錐壓頭 |
588.4(60) |
100 |
20-95HRA |
硬金屬及硬質(zhì)合金 |
B |
HRB |
直徑1.5875mm硬質(zhì)合金球壓頭 |
980.7(100) |
130 |
10-100HRBW |
有色金屬及軟金屬 |
C |
HRC |
金剛石圓錐壓頭 |
1471(150) |
100 |
20-70HRC |
熱處理結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼 |
D |
HED |
金剛石圓錐壓頭 |
980.7(100) |
100 |
40-77HRD |
表面淬火鋼、薄鋼 |
F |
HRF |
直徑1.5875mm硬質(zhì)合金球壓頭 |
588.4(60) |
130 |
60-100HRFW |
有色金屬 |
G |
HRG |
直徑1.5875mm硬質(zhì)合金球壓頭 |
1471(150) |
130 |
30-94HRGW |
珠光體鐵、銅鎳、鋅合金 |
A標(biāo)尺:適用于測(cè)定硬度超過70HRC的金屬,如碳化鎢、硬質(zhì)合金,也可以測(cè)定硬的薄板材料及表面層淬硬的材料。
B標(biāo)尺:用于測(cè)定有色金屬及其合金,退火鋼或未經(jīng)淬硬的鋼制品等較軟或中等硬度材料。
C標(biāo)尺:用于測(cè)定碳鋼、工具鋼及合金鋼等經(jīng)過熱處理的鋼制品材料的硬度。
三、主要技術(shù)參數(shù)
1、初試驗(yàn)力 98.07N(10kgf)
2、總試驗(yàn)力 588.4N(60kgf)980.7N(100kgf)1471N (150kgf)
3、試件最大高度 加絲杠保護(hù)套時(shí)為100mm
不加絲杠保護(hù)套時(shí)為200mm
4、壓痕中心至機(jī)壁距離 135mm
5、硬度計(jì)外形尺寸 510×230×730mm
6、硬度計(jì)凈重 75kg
7、工作電壓 220V50HZ
8、硬度值分辨率 0.1
四、機(jī)構(gòu)性能簡(jiǎn)述【見圖一】
本硬度計(jì)由機(jī)身(1)、加卸荷機(jī)構(gòu)(28)、測(cè)量機(jī)構(gòu)(8)、微處理器控制機(jī)構(gòu)(29)、液晶顯示機(jī)構(gòu)(31)及試件支持機(jī)構(gòu)(5)等部分組成,機(jī)身為一封閉的殼體,除工作臺(tái)、絲杠、砝碼變荷手柄(30)露出外,其它機(jī)構(gòu)均裝置在機(jī)身殼體內(nèi),便于保持清潔。
試驗(yàn)力施加機(jī)構(gòu)由主軸(7)、大杠桿(15)、砝碼(19)、電動(dòng)升降機(jī)構(gòu)(28)、砝碼變換機(jī)構(gòu)(18)、控制電路等組成。
初試驗(yàn)力主要由主軸(7)、壓頭(32)、大杠桿(15)、小杠桿(9)、頂桿(33)等零件的重量以及傳感器(8)的測(cè)量壓力產(chǎn)生,當(dāng)試件與壓頭(32)接觸并繼續(xù)上升,使大、小杠桿處于水平位置時(shí)(液晶顯示器上進(jìn)度條到達(dá)標(biāo)記“└┘”范圍內(nèi)),由于杠桿等的重量以及傳感器的測(cè)量壓力,壓頭即可受到98.07N(10kgf)的初試驗(yàn)力。
總試驗(yàn)力由主試驗(yàn)力(由砝碼的重量產(chǎn)生)加上初試驗(yàn)力組成。在電動(dòng)升降機(jī)構(gòu)(28)頂端上設(shè)有梅花頂桿(34),梅花頂桿上放有三個(gè)砝碼(19)與一個(gè)吊環(huán)(17),當(dāng)加荷時(shí),凸輪(35)轉(zhuǎn)動(dòng)使梅花頂桿(34)下降、吊環(huán)砝碼也隨同下降,當(dāng)?shù)醐h(huán)、砝碼在下降過程中被裝于大杠桿尾端的小刀子(36)托住時(shí),梅花頂桿與吊環(huán)脫離,主試驗(yàn)力便通過大杠桿穩(wěn)定地作用在壓頭上。使壓頭處受到總試驗(yàn)力的作用。
機(jī)身內(nèi)裝有砝碼變換器(18),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)變荷手把(30)至標(biāo)示位置時(shí),便可得到所對(duì)應(yīng)的1471N(150 kgf)、980.7N(100 kgf)或588.4N(60 kgf)三種不同的總試驗(yàn)力。
液晶顯示機(jī)構(gòu)由液晶屏(31),設(shè)置鍵(55),打印鍵(58)、退出鍵(56)、啟動(dòng)鍵(57),方向鍵(51)—(54)等部分組成,液晶屏(31)用于顯示硬度值、工作狀態(tài),設(shè)置等內(nèi)容。設(shè)置鍵(55)用于修改標(biāo)尺、設(shè)置試驗(yàn)力保持時(shí)間、調(diào)整日期時(shí)間、設(shè)置統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)、系統(tǒng)設(shè)置等。打印鍵(58)用于將測(cè)試的硬度值打印出來。退出鍵(56)用于在試驗(yàn)過程中直接退出。啟動(dòng)鍵(57)用于啟動(dòng)一次新的測(cè)試過程,方向鍵(51)—(54)用于選擇不同的選項(xiàng)和修改數(shù)值
通過液晶屏下方面板上的設(shè)置按鈕(55)及方向按鈕(51)—(54)可將試驗(yàn)力保持時(shí)間設(shè)置在0—50S的范圍。
測(cè)量指示機(jī)構(gòu)由頂桿(33)、小杠桿(9)、調(diào)整板(10)、調(diào)整螺釘(11)、傳感器(8)及液晶屏(31)等零件組成。當(dāng)上升試件、壓頭被頂起時(shí),頂桿便頂起小杠桿帶動(dòng)傳感器的測(cè)量桿移動(dòng),液晶屏顯示移動(dòng)量。
試件支持機(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)(6)、絲杠(5)、手輪(4)等零件。
五、數(shù)顯硬度計(jì)的安裝方法
1、準(zhǔn)備工作
?、儆捕扔?jì)的工作環(huán)境應(yīng)干燥清潔,沒有腐蝕性氣體。
②硬度計(jì)的工作環(huán)境應(yīng)無來自外界的機(jī)械振動(dòng)。
?、塾捕扔?jì)的工作環(huán)境應(yīng)在18—28℃之間。
?、茉囼?yàn)臺(tái)(自備)應(yīng)以水泥或金屬為基體,具有一定的剛度和強(qiáng)度,能夠承載硬度計(jì)及其附件,臺(tái)面應(yīng)如圖所示(圖中尺寸僅供參考),帶有Φ70毫米的孔,以供絲杠通過,整個(gè)臺(tái)面的水平度要在0.2∕1000之內(nèi)。
⑤硬度計(jì)的周圍應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g,以進(jìn)行必要的安裝、維修、調(diào)試等工作。
2.數(shù)顯洛氏硬度計(jì)拆箱步驟:[見圖二]
?、?剪斷外包裝箱上的包裝帶,將固定箱殼和底座的木螺釘取下,將箱殼向上抽出,拆除機(jī)身底部4個(gè)地腳固定螺釘。
?、?按裝箱單檢查各附件的完整性。
?、?打開機(jī)上蓋(14)及后蓋(20)。
④ 松開杠桿尾端杠桿固定螺釘(43)。
?、菟砷_螺母(42)卸掉鉤頭螺釘(41)取出砝碼固定壓板(45)。
?、抻檬帜笞〉醐h(huán)(17)向上緩緩提起砝碼組(19)并同時(shí)將砝碼固定支撐塊(46)取出,然后再將砝碼組(19)輕輕放下,使砝碼圓柱銷(47)落入托板(48)的溝槽中,將砝碼(19)托住。
?、呓忾_小杠桿緊固線繩(49)。
?、噢D(zhuǎn)動(dòng)手輪(4)使絲杠(5)下降,取出壓頭墊塊(50)。
2.卸下絲杠保護(hù)套(51),用煤油將出廠時(shí)涂于絲杠(5)、手輪(4)等處的防銹油洗凈,然后澆入少量潤滑油于絲杠(5)與手輪(4)接觸處,并重新將絲杠保護(hù)套(51)裝好。
3.檢查大杠桿上(15)的調(diào)整塊(13)的位置,是否處于兩個(gè)紅色標(biāo)記之間,否則應(yīng)將其重新裝入正確位置。
4.把大平工作臺(tái)(6)裝在絲杠(5)上端,再將水平儀放在大平工作臺(tái)臺(tái)面上,可用金屬墊片墊在機(jī)身底面,使前后左右兩個(gè)方向的水平度在0.2/1000之內(nèi)。
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