一、硬度
是材料抵抗彈性變形,塑性變形或破壞的能力。對于以壓入法進(jìn)行的硬度試驗,硬度是物質(zhì)抵抗另一較堅硬的具有一定形狀和尺寸的物體壓入其表面的能力。
二、洛氏硬度試驗的原理
洛氏硬度測定方法是用規(guī)定的壓頭,在先后施加的兩個試驗力(初試驗力Fo和總試驗力F)作用下,壓入試樣表面,在總試驗力保持一定的時間后,卸除主試驗力F1,保留初試驗力,測量其壓入深度h1,以壓入深度h1和在初試驗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毫米作為一個洛氏硬度單位,其作用原理見下圖。
洛氏硬度值按下式計算HR=K-
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為100,
當(dāng)采用鋼球壓頭時為130
洛氏硬度試驗原理圖
三、洛氏硬度試驗特點
洛氏硬度試驗采用測量壓入深度的方法,硬度值通過液晶屏直接讀出,因此操作簡單方便,容易掌握,工作效率高,適應(yīng)于成批零部件的檢驗;洛氏硬度試驗法,可以采用金剛石壓頭和鋼球壓頭,可以測量較硬和較軟的試樣,使用范圍廣泛,因此洛氏硬度試驗在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,成為檢驗產(chǎn)品質(zhì)量,確定合理的加工工藝的主要檢測手段。洛氏硬度計是生產(chǎn)企業(yè),大中院校,科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行硬度試驗,教學(xué)科研工作常用的試驗儀器。
二、硬度計的應(yīng)用
洛氏硬度試驗按材料硬度范圍,試樣厚度不同,可以選擇不同的壓頭及試驗力,并用不同的標(biāo)尺表示,常用的有A、B、C標(biāo)尺,下表給出了常用標(biāo)尺試驗力,壓頭、常數(shù)K的數(shù)值及適用范圍與應(yīng)用舉例。
表1 洛氏硬度計使用范圍
洛氏硬度標(biāo)尺 | 硬度符號 | 壓頭類型 | 初試驗力Fo(公斤) | 主試驗力F1(公斤) | 總試驗力F(公斤 | 常數(shù) | 適用范圍 | 應(yīng)用舉例 |
A | HRA | 金剛石圓錐壓頭 | 10 | 50 | 60 | 100 | 20-88HRA | 硬金屬及硬質(zhì)合金 |
B | HRB | 直徑1.5875mm球壓頭 | 10 | 90 | 100 | 130 | 20-100HRB | 有色金屬及軟金屬 |
C | HRC | 金剛石圓錐壓頭 | 10 | 140 | 150 | 100 | 20-70HRC | 熱處理結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼 |
D | HRD | 金剛石圓錐壓頭 | 10 | 90 | 100 | 100 | 40-77HRD | 表面淬火鋼、薄鋼 |
F | HRF | 直徑1.5875mm球壓頭 | 10 | 50 | 60 | 130 | 60-100HRF | 有色金屬 |
G | HRG | 直徑1.5875mm球壓頭 | 10 | 140 | 150 | 130 | 30-94HRG | 珠光體鐵、銅鎳、鋅合金 |
A標(biāo)尺:適用于測定硬度超過70HRC的金屬,如碳化鎢、硬質(zhì)合金,也可以測定硬的薄板材料及表面層淬硬的材料。
B標(biāo)尺:用于測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、初試驗力 98.07N(10kgf)
2、總試驗力 588.4N(60kgf)980.7N(100kgf)1471N (150kgf)
3、試件較大高度 210mm
4、壓頭中心至機(jī)壁距離 165mm
5、硬度計外形尺寸 520×290×730mm
6、硬度計凈重 82kg
7、工作電壓 AC220V 50/60HZ
8、硬度值分辨率 0.1HR
四、機(jī)構(gòu)性能簡述【見圖一】
本硬度計由機(jī)身(1)、加卸荷機(jī)構(gòu)(28)、測量機(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、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。
試驗力施加機(jī)構(gòu)由主軸(7)、大杠桿(15)、砝碼(19)、電動升降機(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(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量壓力,壓頭即可受到98.07N(10kgf)的初試驗力。
總試驗力由主試驗力(由砝碼的重量產(chǎn)生)加上初試驗力組成。在電動升降機(jī)構(gòu)(28)頂端上設(shè)有梅花頂桿(34),梅花頂桿上放有三個砝碼(19)與一個吊環(huán)(17),當(dāng)加荷時,凸輪(35)轉(zhuǎn)動使梅花頂桿(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,梅花頂桿與吊環(huán)脫離,主試驗力便通過大杠桿穩(wěn)定地作用在壓頭上。使壓頭處受到總試驗力的作用。
機(jī)身內(nèi)裝有砝碼變換器(18),當(dāng)轉(zhuǎn)動變荷手把(30)至標(biāo)示位置時,便可得到所對應(yīng)的1471N(150980.7N(100)或588.4N(60)三種不同的總試驗力。液晶顯示機(jī)構(gòu)由液晶屏(31),SET鍵(55),PRINT鍵(58)、ESC鍵(56)、STSRT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。
SET鍵(55)用于修改標(biāo)尺、設(shè)置試驗力保持時間、調(diào)整日期時間、設(shè)置統(tǒng)計點數(shù)、系統(tǒng)設(shè)置等。
PRINT鍵(58)用于將測試的硬度值打印出來。
ESC鍵(56)用于在試驗過程中直接退出。
START鍵(57)用于啟動一次新的測試過程,
方向鍵(51)——(54)用于選擇不同的選項和修改數(shù)值
通過液晶屏下方面板上的SET按鈕(55)及方向按鈕(51)——(54)可將試驗力保持時間設(shè)置在0——50S的范圍。
測量指示機(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,頂桿便頂起小杠桿帶動傳感器的測量桿移動,液晶屏顯示移動量。
試件支持機(jī)構(gòu)包括工作臺(6)、絲杠(5)、手輪(4)等零件。