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.硬度計產(chǎn)品的介紹:
1. 硬度計的分類:
按試驗(yàn)方法分:布氏、洛氏、維氏、肖氏硬度等。
按試驗(yàn)條件分:常溫、高溫、低溫硬度。
按負(fù)荷施加分:靜力硬度試驗(yàn)、動力硬度試驗(yàn)。
按安置方式分:臺式、便攜式……等等幾十種分類方法。
其中臺式靜態(tài)施加負(fù)荷方式的硬度計是*常用的,也是測試精度*高的。我公司生產(chǎn)的硬度計產(chǎn)品(除HB-2錘擊式布氏硬度計)都屬于這種類型的產(chǎn)品。
布氏系列:HB-3000系列電子布氏硬度計。DHB-3000A型電子布氏硬度計(顯示用數(shù)碼管)、DHB-3000型(小液屏,不用查表)和XHB-3000型數(shù)顯布氏硬度計,明年初我們還將推出XHB-3000Z型自動轉(zhuǎn)塔數(shù)顯布氏硬度計。
洛氏系列:HR-150A型手動洛氏硬度計、HR-150DT型電動洛氏硬度計、HRM-45型電動表面洛氏硬度計、HRS-150型數(shù)顯洛氏硬度計、HRMS-45型數(shù)顯表面洛氏硬度計和HRSS-150型數(shù)顯雙洛氏硬度計、HBRVU-187.5型布洛維光學(xué)硬度計、HD9-45型光學(xué)表面洛氏硬度計和XHR-150塑料洛氏硬度計。這些品種我們將根據(jù)銷售商的反饋在明年投入部分適合市場的產(chǎn)品。
維氏系列:HV-1000顯微硬度計和HVS-1000數(shù)顯顯微硬度計二個系列。HV-1000有HV-1000型(不用查表,有對照表)、HV-1000A型(4:1手搖機(jī)構(gòu))、HV-1000Z型(自動轉(zhuǎn)塔)和-HV-1000AZ型(手搖,自動轉(zhuǎn)塔)。HVS-1000有HVS-1000型數(shù)顯顯維硬度計、HVS-1000P型數(shù)顯顯維硬度計(帶打印機(jī))、HVS-1000Z型自動轉(zhuǎn)塔數(shù)顯顯維硬度計。明年我們將推出HV-5型小負(fù)荷維氏硬度計、HVS-10型數(shù)顯小負(fù)荷硬度計、HV-30型維氏硬度計、HVS-50型數(shù)顯維氏硬度計和HVS-5、HVS-10、HVS-30、HVS-50型數(shù)顯維氏硬度計。
還有二種測量裝置,DM-2008型視屏測量裝置、壓痕自動測量裝置。這二種測量裝置可在所有維氏系列硬度計中都能使用。
2. 硬度計的適用范圍和性能:
2.1.布氏系列:
布氏硬度計的應(yīng)用比較廣泛,它能對金屬原材料、正火、調(diào)質(zhì)和淬火件進(jìn)行硬度測試。由于布氏硬度計的試驗(yàn)力和鋼球壓頭都較大,壓痕也大,故特別設(shè)合鑄件、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料的硬度測定,它能測出較大范圍內(nèi)金屬各組成部分的綜合性能,而不受個別組織的影響,是硬度試驗(yàn)中很**的一種試驗(yàn)法。所以它對企業(yè)、大專院校和科研單位都非常適用。DHB-3000型電子布氏硬度計是DHB-3000A型電子布氏硬度計(數(shù)碼管)升級換代的產(chǎn)品,它采用混合式步進(jìn)電機(jī)、高品質(zhì)的細(xì)分電路和傳感技術(shù)以及由CPU全過程控制的閉環(huán)系統(tǒng),而且采用小液屏動態(tài)顯示整個試驗(yàn)過程。在上個世紀(jì)九十年代我們開發(fā)的DHB-3000A型電子布氏硬度計代表了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的水平,在世界上是開創(chuàng),而且獲得上海博覽會金獎。隨著市場認(rèn)可度的提高,我們的產(chǎn)品也開始被國內(nèi)外同行企業(yè)仿造,今年初開發(fā)成功的XHB-3000型數(shù)顯電子布氏硬度計繼續(xù)保持**的地位,在目前國內(nèi)外的布氏硬度計中都是匯編語言編程,只有我們的硬度計是C++語言編程,而且是雙核控制系統(tǒng)。*近我們委托有關(guān)部門采用*的儀器進(jìn)行了動態(tài)測試,結(jié)論是它的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國內(nèi)外同類產(chǎn)品水平。它有十級負(fù)荷(62.5、100、125、187.5、250、500、750、1000、1500、3000)Kgf,可在面板上輕松地選擇你所需要的負(fù)荷,可操作性好、可靠性強(qiáng)、精度高是它的特點(diǎn)。但是布氏硬度的壓痕較大,不適合薄片和小零件的測試(薄片要擊穿,小零件會留下較大的壓痕。隨著新材料新工藝的不斷發(fā)展和**,現(xiàn)在我們已為一些客戶定做過*大試驗(yàn)力1Kgf的布氏硬度計,這與顯微鏡的放大倍率有關(guān))。
布氏硬度測試的范圍為8~650HBW。這個范圍問題我在這里解釋一下,這是國家標(biāo)準(zhǔn)HBW布氏硬度的范圍,并不是每**負(fù)荷的試驗(yàn)都能達(dá)到這個范圍。譬如說你選擇3000Kgf、10mm鋼球時,當(dāng)壓痕的平均直徑為2.40mm這時的布氏硬度是653HBW;把試驗(yàn)力改為1000Kgf,鋼球和壓痕平均直徑不變這時的布氏硬度是218HBW,而且負(fù)荷為1000Kgf時它無法測到650HBW的布氏硬度。這是一個問題,**個問題是試驗(yàn)力和鋼球直徑的匹配,首先在試驗(yàn)力的選擇時必須使壓痕直徑在0.24D<d<0.6D的范圍內(nèi)。壓痕超過此范圍的我們都認(rèn)為無效。這里的無效是指不符合試驗(yàn)法,即在發(fā)生質(zhì)量糾紛時,它不能作為法律依據(jù)。附表一
從表一中我們可以看到F/D2這一類的數(shù)據(jù)30、15、10、5、2.5、1.25、1,這是在選擇試驗(yàn)力和壓頭大小時的比值系數(shù)。下面有一個附表二可供參考。
表二
材料 | 布氏硬度 | 0.102F/D2 |
鋼 |
| 30 |
鑄鐵 | <140 | 10 |
≥140 | 30 | |
銅和銅合金 | <35 | 5 |
35~130 | 10 | |
>130 | 30 | |
輕金屬及其合金 | 35 | 2.5 |
35~80 | 5,10 | |
>80 | 10 |
第三個問題是讀數(shù)顯維鏡的使用。讀數(shù)顯微鏡放大倍率為20X,視場直徑8mm,有效測量范圍6mm。它的外形結(jié)構(gòu)示意圖(圖一)
讀數(shù)顯維鏡的技術(shù)參數(shù):
| 目鏡分劃尺刻度數(shù) | 測微鼓輪*小讀數(shù) | 測量精度 |
1mm | 8mm | 0.005mm | 0.005mm |
讀數(shù)顯維鏡的使用方法:
將讀數(shù)顯微鏡置于硬度塊或試件上,在長鏡筒的缺口處用自然光或燈光照明。在視場中同時看清分劃板上的字和刻線及試件上的壓痕,如感覺壓痕不清晰,
可轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)節(jié)套調(diào)至壓痕輪廓清晰即可。硬度塊或試件上的壓痕同時清晰,這在出廠時已調(diào)整好。
進(jìn)行測量時,先轉(zhuǎn)動讀數(shù)鼓輪,在讀數(shù)鼓輪的圓周上刻有從0-90的數(shù)字和100格線條,每一小格為0.005mm,轉(zhuǎn)動鼓輪一圈為0.5mm。鼓輪刻線見圖二。目鏡內(nèi)有二塊分劃板,在固定分劃板上刻有從0-8的數(shù)字,每一個數(shù)字間隔為1mm(分劃板刻線見圖三),在移動分劃板上刻有用于測量的黑色刻線。當(dāng)鼓輪開始轉(zhuǎn)動后,刻有黑線的分劃板開始移動,這時既可對壓痕進(jìn)行測量。測量時先將刻線的內(nèi)側(cè)與壓痕直徑一邊相切,記錄測得的數(shù)據(jù),然后再轉(zhuǎn)動鼓輪,移動刻線到壓痕直徑的另一邊,同樣,用刻線的內(nèi)側(cè)與壓痕直徑相切,再記錄測得的數(shù)據(jù),把二個數(shù)據(jù)相減即為壓痕直徑的長度。用同樣的方法轉(zhuǎn)動900測量另一個方向壓痕的直徑,兩個直徑的算術(shù)平均值查表可得其硬度值。
布氏硬度的標(biāo)記有規(guī)定的書寫方法,如218HBW10/3000,HBW表示布氏硬度試驗(yàn)使用硬質(zhì)合金鋼球壓頭;10表示使用10mm鋼球壓頭;3000表示其試驗(yàn)力為3000Kgf;218表示在這一系列條件下試驗(yàn)所得的硬度為218HB。
測試舉例:將一打好布氏硬度壓痕的硬度塊或試件放在平穩(wěn)的臺面上,把讀數(shù)顯微鏡放在硬度塊或試件上,在視場中可見一被放大的布氏壓痕。轉(zhuǎn)動鼓輪將刻線移動到“0”位即對零,如有少量的誤差可記在心里(在以后的讀數(shù)中扣除或增加,因每人的測量習(xí)慣和觀察的角度不同會引起這誤差),繼續(xù)轉(zhuǎn)動鼓輪使刻線的內(nèi)側(cè)與壓痕的一邊相切,得一讀數(shù)為2.971mm(2.971mm是鼓輪轉(zhuǎn)動5圈,在鼓輪上的格數(shù)是94.2格,0.2格是估讀數(shù),這樣總格數(shù)是594.2格,0.005×594.2=2.971mm),然后再轉(zhuǎn)動鼓輪,使刻線的內(nèi)側(cè)與壓痕另一邊相切(注意:在轉(zhuǎn)動過程中,硬度塊或試件與讀數(shù)顯微鏡必須保持一致),又得一讀數(shù)為4.000mm,則壓痕直經(jīng)為二次讀數(shù)之差,即4.000-2.970=1.029(mm),見圖四。將讀數(shù)顯微鏡旋轉(zhuǎn)900,在壓痕垂直的方向按上述方法測量,可得另一直徑為1.031mm,兩次壓痕直徑讀數(shù)的算術(shù)平均值既為直徑的長度(1.029+1.031)÷2=1.030mm。如選擇612.9N(62.5Kgf)的試驗(yàn)力,φ2.5mm的球壓頭,在對照表中查到壓痕直徑為1.030mm這一欄時的硬度為71.7HBW。
讀數(shù)顯微鏡的保養(yǎng):
a. 讀數(shù)顯微鏡的精度在出廠時已調(diào)整好,不允許自行拆裝,由此而影響該顯微鏡的讀數(shù)精度由客戶負(fù)責(zé)。
b. 讀數(shù)顯微鏡存放和使用時,應(yīng)避免灰塵,潮濕和有腐蝕性氣體的環(huán)境中。
c. 如讀數(shù)顯微鏡透鏡表面有臟物應(yīng)用柔軟的脫脂棉、擦鏡紙拭擦,碰到油漬污染時,可用脫脂棉蘸取少許酒精和混合液輕擦。
布氏硬度計由于其試驗(yàn)力大,一般都采用雙杠桿結(jié)構(gòu),杠桿比1∶50~1∶60之間,這樣*大的試驗(yàn)力3000Kgf在杠桿尾端施力處只要施加60~50Kgf的負(fù)荷即可實(shí)現(xiàn)。我們采用步進(jìn)電機(jī)作為動力源,通過同步帶輪、加載絲桿和杠桿進(jìn)行加荷。同時通過壓力傳感器反饋到面板上,在整個試驗(yàn)過程中它都顯示出負(fù)荷變化的瞬時值,這在所有硬度計中是**的先例,它*大的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷始終報持在正確的范圍內(nèi)。大家知道通過杠桿進(jìn)行加載,只有杠桿在水平位置時,杠桿比才保持正確。一旦杠桿上下轉(zhuǎn)動時,杠桿比就會發(fā)生變化,對采用大杠桿比的硬度計,它顯然不合適,所以機(jī)械式的布氏硬度計如果它沒有自動補(bǔ)償措施,那么它的試驗(yàn)力很難保證。電子布氏硬度計的設(shè)計和編程相當(dāng)復(fù)雜,但是它的結(jié)構(gòu)卻很簡單,這對操作、使用和維修來講就相當(dāng)方便了。
2.2.洛氏系列:
洛氏硬度試驗(yàn)的特點(diǎn)是簡單和迅速。由于洛氏硬度計操作簡單,壓痕不需要目鏡來測量,所以工作效率較高。在一般的企業(yè)單位中應(yīng)用相當(dāng)廣泛,但是它的精度不如布氏和維氏(在布氏或維氏450HBW,HV左右洛氏只有45HR,相差10倍。在世界上,科技發(fā)達(dá)的國家一般都采用布氏和維氏。)。洛氏硬度試驗(yàn)按*新的國家標(biāo)準(zhǔn)分為洛氏HR(9個標(biāo)尺)表面洛氏N、T(2個標(biāo)尺)塑料洛氏M、L、R(3個標(biāo)尺),我將洛氏系列的各個標(biāo)尺所對應(yīng)的壓頭、負(fù)荷和適用情況列一個表這樣方便大家查找和參考。見表三,
表 三
標(biāo) 尺 | 壓 頭 | 負(fù) 荷 | 標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度范圍 | 適 用 舉 例 |
A | 金剛石壓頭 圓錐角為1200頂端球面半徑0.2mm | 588 | (20~88)HRA | 硬質(zhì)合金、滲碳鋼 |
D | 980 | (40~77)HRD | 薄鋼、表面淬火鋼 | |
C | 1471 | (20~70)HRC | 淬火鋼,調(diào)質(zhì)鋼,硬鑄鐵 | |
F | 鋼球壓頭 直徑為1.5875mm。 | 588 | (60~100)HRF | 退火銅合金,薄軟鋼 |
B | 980 | (20~100)HRB | 軟鋼,鋁合金,可鍛鑄鐵 | |
G | 1471 | (30~94)HRG | 銅、鎳、鋅合金 | |
H | 鋼球壓頭 直徑為3.175mm。 | 588 | (80~100)HRH | 退火銅合金 |
E | 980 | (70~100)HRE | 鋁,鎂合金,軟鋼,鑄鐵 | |
K | 1471 | (40~100)HRK | 鋁,鋅,鉛,青銅,鈹青銅 | |
15N | 金剛石壓頭 圓錐角為1200頂端球面半徑0.2mm | 147 | (70~91)HR15N | 氮化鋼,各種薄鋼板,滲碳鋼,刀子和其他零件邊緣部分和表面部分。 |
30N | 294 | (42~80)HR30N | ||
45N | 441 | (20~70)HR45N | ||
15T | 鋼球壓頭 直徑為1.5875mm。 | 147 | (73~93)HR15T | 軟鋼,黃銅,青銅,鋁合金等薄板。 |
30T | 294 | (43~82)HR30T | ||
45T | 441 | (12~72)HR45T | ||
M | 鋼球壓頭 直徑為3.175mm。 | 980 | (85~110)HRM | 硬塑料、硬橡膠,鋁、錫、銅、軟鋼、合成樹脂及磨擦材料等。 |
L | 1471 | (100~120)HRL | ||
R | 直徑為3.175mm。 | 588 | (114~125)HRR |
從表中可以看到使用金剛石壓頭做試驗(yàn)的,相應(yīng)的硬度較高,鋼球的直徑越大相對試件的硬度越低,還有試驗(yàn)力的大小,力越大被測試件的硬度越高。現(xiàn)在看一下標(biāo)尺A、D和C這三個標(biāo)尺在同一類中,都使用金剛石壓頭,但試驗(yàn)力不同適用的對象也不同,這要看客戶的要求,被測試件的材料,熱處理的情況而決定。再看一下15N、30N和45N這一類,它們使用的壓頭都是金剛石圓錐角壓頭,被測試件的對象也相同,只是試驗(yàn)力不同,標(biāo)尺跟著不同,這不但要看客戶的要求,重要的是看被測試件的具體情況來決定。標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度范圍,從這一列中我們可以看到,你要測試的硬度越高,測試數(shù)值越?。ㄟ@并不是數(shù)值大小來決定硬度的高低,硬度的高低只有在同一個標(biāo)尺中可以比較大小,不同的標(biāo)尺之間只有對照,其結(jié)果也只能參考,而不能作為其判定的硬度數(shù)據(jù)。),一般來講大的數(shù)值往往是較低的硬度(在不同的洛氏標(biāo)尺中,不是**的,僅供參考),我講這一點(diǎn)只是便于大家能夠容易記著。
洛氏硬度計按其加載的形式可分為二種,手動和電動。HR-150A型手動洛氏硬度計、HBRVU-187.5型布洛維光學(xué)硬度計和HD9-45型光學(xué)表面洛氏硬度計都屬于手動的。HR-150DT型電動洛氏硬度計、HRM-45型電動表面洛氏硬度計、HRS-150型數(shù)顯洛氏硬度計、HRMS-45型數(shù)顯表面洛氏硬度計和HRSS-150型數(shù)顯洛氏表面洛氏硬度計都屬于電動的。手動形式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,不需要用電,故障率低,維修方便。它的缺點(diǎn)是加荷、保荷和卸荷的時間控制不一定相同,影響硬度的誤差。正確的加荷時間為(2~6)秒,保荷的時間為(5±2)秒,卸荷的時間為(2~3)秒,整個過程應(yīng)平穩(wěn)地推動手柄,使負(fù)荷均勻無沖擊地加載和卸荷。電動形式的優(yōu)缺點(diǎn)與手動的正好相反。
在洛氏系列的硬度計中HBRVU-187.5型布洛維光學(xué)硬度計和HD9-45型光學(xué)表面洛氏硬度計我再講一下,這二種型號的硬度計中包含了布氏和維氏的試驗(yàn)。HBRVU-187.5型布洛維光學(xué)硬度計共有7級試驗(yàn)力。三種試驗(yàn)方法,其中維氏硬度(HV)有二級試驗(yàn)力(30、100Kgf);布氏硬度(HB)有三級試驗(yàn)力(31.25、62.5、187.5Kgf);洛氏硬度(HRA、HRC、HRB)有三級試驗(yàn)力(60、100、150Kgf)。在使用中請注意:只有在使用維氏30Kgf時要將“0”號小砝碼取下,在其余的試驗(yàn)中都要將小砝碼安放在原處。HD9-45型光學(xué)表面洛氏硬度計中有30Kgf**試驗(yàn)力能測試維氏硬度,在儀器的附件中已為你配備了維氏壓頭和測量顯微鏡(有關(guān)維氏的試驗(yàn)要求在下面維氏系列中再講)。
2.3. 維氏系列:
維氏硬度計按其試驗(yàn)力的大小分為顯微維氏、小負(fù)荷維氏和維氏硬度計。顯微維氏的試驗(yàn)力≤200gf;小負(fù)荷維氏的試驗(yàn)力200<F≤5Kgf;維氏>5Kgf,在生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)的維氏硬度計并不按照它的劃分,而是按照客戶的要求進(jìn)行生產(chǎn)他們認(rèn)為適合市場要求的產(chǎn)品。目前市場上銷售的顯微硬度計其試驗(yàn)力都在10gf~1000gf;小負(fù)荷維氏硬度計其試驗(yàn)力一般在5000gf~10Kgf;維氏硬度計其試驗(yàn)力一般在10Kgf~100Kgf。維氏試驗(yàn)的適用范圍相當(dāng)廣泛,它幾乎可對所有金屬材料和一些較高硬度的非金屬材料進(jìn)行測試,如玻璃、陶瓷、寶石等材料的硬度測試。它是工礦企業(yè)、質(zhì)檢部門、中心試驗(yàn)室、大專校院和科研機(jī)構(gòu)理想的硬度測試儀器。隨著我國科技工業(yè)的高速發(fā)展,新材料新工藝的不斷開發(fā)和WTO的加入,維氏系列硬度計的需求還將有一個新的提高。維氏硬度的范圍大約在(0~2000)HV,但是目前國內(nèi)維氏硬度塊的傳遞大約在(200~800)HV之間。但是這并不影響客戶的使用,硬度塊主要用來校驗(yàn)儀器的正確性,當(dāng)然硬度塊越接近其誤差越小,只要試驗(yàn)力正確,其系統(tǒng)正常它的誤差是非常小的,不會影響到它的測試精度。維氏硬度塊與布氏硬度塊一樣,其標(biāo)記是有規(guī)定的,如:700HV1表示維氏硬度試驗(yàn)的試驗(yàn)力是1000gf,得到的維氏硬度值為700HV。
維氏系列硬度計的結(jié)構(gòu)一般有二種,一種是直接加荷,另一種是間接加荷(通過杠桿進(jìn)行加荷)。顯微維氏硬度計都采用直接加荷;小負(fù)荷維氏硬度計有直接加荷的也有間接加荷的;維氏硬度計都采用間接加荷的(主要看設(shè)計的思路和試驗(yàn)力的大小)。HVS-1000型數(shù)顯顯微硬度計、HVS-1000P型數(shù)顯顯微硬度計(帶打印機(jī))和HVS-1000Z型自動轉(zhuǎn)塔數(shù)顯顯微硬度計都是直接加荷的。維氏系列硬度計有:HVS-5型和HVS-10型數(shù)顯小負(fù)荷維氏硬度計;HVS-30、HVS–50型數(shù)顯維氏硬度計都采用間接加荷。顯微硬度計不但能進(jìn)行維氏試驗(yàn),還可以進(jìn)行努氏試驗(yàn)(只要配上努氏壓頭)。努氏試驗(yàn)可以對硬度很高的材料進(jìn)行測試,目前國內(nèi)外已有不少的客戶來配努氏壓頭進(jìn)行努氏試驗(yàn),尤其是一些科研單位研究新材料和新工藝。
維氏試驗(yàn)的壓痕和布氏試驗(yàn)的壓痕一樣,需要用目鏡來進(jìn)行測量。其原理和布氏的讀數(shù)顯微鏡相同,它的二塊分劃板都可以移動,用二根移動刻線的內(nèi)側(cè)來對零進(jìn)行對壓痕的測量。目鏡讀數(shù)比讀數(shù)顯微鏡方便,但其價格也高。在左面的一塊分劃板上有一個“十”字線,它是我們校正壓頭使其兩根棱線處在水平位置。在維氏系列中我們配置的目鏡都是相同的,放大的倍率都市10×,只是物鏡的倍率不同有10×、20×和40×,使用兩個物鏡的硬度計一般高倍率的作為測量用,低倍率的作為觀察用,但我公司提供的硬度計高、低二個物鏡都能測量用,把測量范圍一下擴(kuò)大到二臺儀器的用途。