使用金属洛氏硬度计时你需要了解的知识
洛氏硬度计工作原理
在规定条件下,将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后,在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。洛氏硬度试验原理如图所示。
1—在初始试验力F0下的压入深度;2—在总试验力F0+F1下的压入深度;3—去除主试验力F1后的弹性回复深度;4—残余压入深度h;5—试样表面;6—测量基准面;7—压头位置
下图:洛氏硬度试验原理图
洛氏硬度值按下式计算:
N-常数,对于A、C、D、N、T标尺,N=100;其他标尺,N=130;
h-残余压痕深度,mm;
S-常数,对于洛氏硬度,S=0.002mm,对于表面洛氏硬度,S=0.001mm。每一洛氏硬度单位对应的压痕深度,洛氏硬度为0.002mm,表面洛氏硬度为0.001mm。压痕越浅,硬度越高。洛氏硬度试验分为2种,一种是普通洛氏硬度试验,一种是表面洛氏硬度试验。洛氏硬度试验采用1200金刚石圆锥和1.588mm、3.175mm钢球三种压头,采用60kg、100kg、150kg三种试验力,它们共有九种组合,对应于洛氏硬度的九个标尺,即HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK。表面洛氏硬度试验采用1200金刚石圆锥和1.588mm钢球2种压头,采用15kg、30kg、45kg三种试验力,它们共有六种组合,对应于表面洛氏的六个标尺,即HR15N、HR30N、HR45N、HR15T、HR30T、HR45T。
常见问题及误差分析
1、不同的表面光洁度在洛氏硬度测试时,表现出不同的影响。表面光洁度愈低,高硬度测试时其硬度愈高,反之硬度越低,有刀痕的粗糙表面,淬火时首先快冷却,或很坚硬的表层,硬度值就高。反之,调质件高温回火时,有刀痕的表层组织先转变,抗回火的能力小,硬度值就低。在测试表面光洁度Δ7以下的零件时,必须使用废砂轮精磨,再用锉刀锉磨光滑,或用细的手砂轮磨光,然后揩擦干净。
2、热处理零件表面有盐渍、沙子等物,当加负荷时,零件会产生滑移,若有油腻存在,金刚头压入时起润滑作用,减小磨擦,增加压深。这两项原因使所测硬度值偏低。零件测试的部位氧化皮蔬松层薄的硬度值降低,氧化皮致密层厚的硬度值增高。对欲测硬度的零件必须去除氧化皮,揩擦干净,不得有脏物。
3、斜面(或锥度)、球面及圆柱体零件对硬度测试的误差较平面大。当压头压入这种零件表面时,压入处四周的抗力比平面小,甚至有偏离、滑移的现象,压深增大,硬度降低。曲率半径愈小,斜度愈大,硬度数值的降低愈显著。金刚石压头也容易损坏。对这类零件要设计专用工作台,使工作台和压头同心。
初步检测
在检验洛氏硬度计以前,应对其进行检查以保证;
1.硬度计安装正确;
2.压头主轴在其导向体中能够滑动;
3.压头柄牢固地安装在主轴孔中;
4.试验力的施加和卸除无冲击或振动,且不影响读数;
5.试样的位移或机架的变形不影响读数。当带有将试样锁固到机架上面部件的锁紧装置时,其锁紧力应超过总试验力。机架变形的影响可通过给主轴装上一个端面为球形的压头(直径不小于10mm),来代替原压头,经过垫块压在试台 L(当带锁紧装置时要用锁紧装置压住垫块再压在试台上)进行检查。主轴和垫块材质的洛氏硬度不应低于 60 HRC。测量装置的读数(施加着初试验力),在硬度计大主试验力施加前和卸除后,对不带锁紧装置的硬度计二者相差不应超过1. 5洛氏单位;对带锁紧装置的硬度计相差不应超过0.5洛氏单位。
直接校准
1.试验力的校准; 对于初试验力F0和所使用的每一个总试验力F均应进行测量,只要可能,就应在试验过程中主轴的整个移动范围内以一定的间隔在其至少三个位置上做上述力的测量。初试验力应至少保持2s。用符合(GB/T 13634规定的1级标准测力仪测量)。
2.压头的检验; 与0.3mm压入深度范围相对应的金刚石圆锥面和顶端球面应抛光,两个面的结合应完全相切,并应无表面缺陷。压头的形状可通过直接测量或通过测量其在投影屏上的投影进行检验。测量应至少在四个等间隔的截面进行。
3.压痕深度测量装置的校准; 压痕深度测量装置应通过以增加硬度值的方向使压头产生已知的递增移动量,在不少于三个间隔(包含与常用标尺的低和高硬度相对应的间隔)上进行检验
4.试验循环时问的检验。试验循环时间应与GB/T 230.1 规定的试验循环时间一致,并应进行调整使其不确定度在 0.5s以内。
维护与保养
1 硬度计长时间不使用时,应用防尘罩将机器盖好。
2 定期在丝杠与手轮的接触面注入少量机油。
3 硬度计使用前,应将丝杠顶面和工作台上端面擦净。
4 如发现硬度示值误差较大:
4.1可拿下工作台,检查其与丝杠接触面是否清洁;
4.2检查丝杠保护套是否顶起工作台;
4.3检查压头是否损坏。
5 若施加主试验力时,指示器指针开始转动很快,然后缓慢转动,说明缓冲器内机 油太少了,此时可掀起缓冲器上端的毡垫,缓慢地注入清洁的 20#机油。同时多次拉 推手柄,使活塞上下移动多次,将缓冲器内的空气全部排除,直到活塞沉到底 时有油从上面溢出为止。
6 用本机携带的标准硬度块定期检查硬度计精度。
6.1 将工作台及标准硬度块擦净,在硬度块工作面进行试验,决不允许在支承面试验。
6.2 若示值误差较大, 除按本节第四项检查外,检查标准硬度块支承面是否有毛刺,若有毛刺应用油石打光。
6.3 在标准硬度块不同位置试验时,硬度块应在工作台上拖动,不应拿离工作台。
7 本仪器应定期进行核查,并周期进行检定。
一、邵氏硬度计使用方法: 把试样放置在坚固的平面上,拿住硬度计,压足中孔的压针距离试块边缘至少12mm,平稳地把压足压在试样上,不能有任何振动,并保持压足平行于试样表面,以使压针垂直地压入试样,所施加的力要刚好足以使压足和试样完全接触,除另有规定,必须在压足和试样完全按触后1秒内读数,如果是其他间隔时间读数则必须说明,在试样相距至少6mm的不同位置测量硬度值5次,取其平均值。 二、邵氏硬度计使用须知: 1、测定前应检查硬度计的指针在自由状态下应指向零位。如指针量偏离零位时,可以松动右上角压紧螺钉,转动表面,对准零位。然后将硬度计压在玻璃板上,压针端面与压足底面紧密接触于玻璃板上时,指针应指向100+/-0.5HA,如不指向100+/-0.5HA时,可轻微按动压针几次,如仍不指100+/-0.5HA时,则此硬度计不能使用。如在邵氏硬度计测试机架上使用时,可拨动手柄,使工作台上升至定荷砝码抬起,使压针端面与压足平面紧密接触于玻璃工作台时,指针应指向100+/-0.5HA。如不指100+/-0.5HA时,可调整工作台平面的调节螺钉,若调整后指针仍不指100+/-0.5HA时,可以送生产单位调整为宜。 2、橡胶的试样及试验温度要求; ①、橡胶的试样厚度不小于6mm,宽度不小于15mm,长度不小于35mm,试样厚度不足6mm时,可用同样胶片重叠测定,但不超过3层。并要求胶片上下平行。 ②、检定时室温为23℃±5℃,检定前硬度计在此温度下至少存放1小时。 3、塑料试样及试验温度要求; ①、塑料试样为正方形,边长50mm、厚度6mm。也允许采用50×15mm的试样。 ②、在可能的情况下,试样在测试前应按照GB/T2941-1991规定在实验室标准温度下进行调节。比对试验或系列试验必须在相同温度下进行。 4、橡胶及塑料试样表面均应光滑、平整、不应有机械损伤及杂质等缺陷。 5、硬度计使用35000次后,建议每使用10000次左右按GB531规定检查弹簧压力与指针刻度关系及压针端部的形状尺寸。 6、硬度计使用完毕后,装入仪器盒或仪器箱内,放置干燥处,防止受潮。 7、定荷测定架上的升降小轴和工作台底部,请注意经常揩擦干净,涂少量防锈油,以防生锈。 8、使用邵氏硬度计时,当A型硬度计示值低于10HA时是不准确的,测量结果不能使用。A型硬度计测量值超出90HA时推荐使用D型硬度计。
硬度计因测量时的需求及范围不同,分为:洛氏硬度计、里氏硬度计、萧氏硬度计、维克氏硬度计、勃氏硬度计等等不同种类的硬度计。而目前硬度计标准机用于硬度标准之建立,计有台湾、日本、韩国等国家实验室采用。
便携式里氏硬度计操作程序主要分为以下三个步骤:
1、将平整、干净的试样或被测件放在压针与砧座之间,被测面应向压针;
2、握住上、下手柄,平稳,均匀地加力,直至感到上下手柄已压到底为至。此时,压针套筒端面已紧紧压在被测件上。虽然还可以施加更大的力,但是已经没有必要,而且也不会影响读数。因为硬度值将完全取决于负荷弹簧的试验力;
3、从表头上读出硬度值。读数时,仍需握紧手柄,以防引起读数误差。
里氏硬度计维护保养方法如下:
①冲击装置
在使用1000—2000次后,要用尼龙刷清理冲击装置的导管及冲击体,清洁导管时先将支承环旋下,再将冲击体取出,将尼龙刷以逆时针方向旋入管内,到底后拉出,如此反复5次,再将冲击体及支承环装上;
使用完毕后,应将冲击体释放;
冲击装置内严禁使用各种润滑剂。
②正常维修程序
当用标准洛氏硬度块进行检定时,误差均大于2HRC时,可能是球头磨损失效,应考虑更换球头或冲击体。
当硬度计出现其它不正常现象时,请用户不要拆卸或调节任何固定装配之零部件,填妥保修卡后,交由我公司维修部门,执行保修条例。
③非保修器件
外壳(上盖、下盖、打印仓盖、电池仓盖、支架)、电池
冲击球头、支撑环、探头线、键膜
里氏硬度计要定期检查的,检定周期一般不超过一年。使用单位可根据实际情况进行日常检查。
维修项目(品牌不限):
1、数显卡尺:出现的精度不准或贴面不平,外量爪严重磨损、较大间隙,推手损坏,显示数字不全或缺画,滑动不顺、尺身磨损、深度尺磨损、部件遗失等.
2、量表:表盘量表,出现的精度不准,指针乱跳、不归零,表盖损坏、主测杆变形无法上下滑动、主齿轮缺齿或磨损、油丝变形或损坏等。
3、杠杆表:出现的精度不准,指针乱跳、不归零,表盖损坏,油丝变形、枢轴损坏、扇形齿轮定位针损坏、中心轴损坏等。
4、投影仪:精度不准,X轴内部轴承严重磨损,投影仪视像模糊,目镜、光学镜头组模糊,测量工作台X/Y轴丝杆、导轨有锈渍,长期缺少保养等。
5、工具显微镜:光学成像不清楚、十字线偏移、上下升降不顺畅通无阻、机台长期缺少保养、X,Y轴信号传输异常、显示数值调、上、下灯源供电电路损坏、X,Y轴量程不足等。
6、影像测量仪:精度不准,X轴内部轴承严重磨损,导轨有锈渍,长期缺少保养,上灯源亮度不够或不亮、底灯不亮、X、Y轴数据同步跳动等。
7、投影仪电子测头、工具显微镜电子微分头时,数据不准、排线断、按键损坏或按键失控、等。
8、高度尺:附表高度尺,手柄齿轮磨损,无法正常上、下提升,精度不准,指针不归零,指针断到,表盘数字无法转动等。数显高度尺,无法正常显示,手柄齿轮磨损,无法正常上、下提升,精度不准等。
9、恒温恒湿:不加热,不制冷,开不了机,控制器损坏,温湿度示值误差。开机无启动。
10、曲线荷重仪器:荷重元更换,示值误差,电机故障不能上下升降,软件升级更换,等。
维克氏硬度计〈HV〉:用于铁板、钢板、五金零件等表面硬度之检测。任何型式之维克氏、维小维克氏均可加装自动量测系统,以计算机撷取压痕影像,自动测试HV值,减少人为视差。量测精度高,速度快,打点、、量测、打印,一气呵成。