CN103163017B - 一种用于硬度测试的试样固定装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于硬度测试的试样固定装置，其特征在于：包括形状相同且尺寸相匹配的金属壳体及磁场发生底座；磁场发生底座位于金属壳体的下方，磁场发生底座接通直流电源后产生磁场；金属壳体内具有腔体，在腔体内填充有磁场感应颗粒，磁场感应颗粒在磁场作用下相互之间产生吸力，从而固定磁场感应颗粒中的试样并使其待测表面保持水平。本发明提供的一种用于硬度测试的试样固定装置适用于多种尺寸和形状的硬度试样，操作简单，工作状态稳定，试验结果可重复性高，适用于布氏、维氏和洛氏硬度计等测量试样的固定。

Description

一种用于硬度测试的试样固定装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种用于硬度测试的试样固定装置及该试样固定装置的应用方法。

背景技术

材料的硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬程度的一项重要性能指标，是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学的综合性能指标。由于硬度试验仅在金属表面局部区域内产生很小的压痕，对材料破坏较小，所以可以用硬度试验检查金属表面状态(如脱碳与增碳、表面淬火)，以及化学热处理后的表面硬度等。硬度能够比较准确地反映金属材料在化学成分、金相组织、热处理工艺及冷加工方面的差异，因此硬度试验在生产、科研及工程上都得到广泛应用。

硬度测试的金属试样待测表面平整度要求较高，只有保证硬度计压头与试样表面垂直，测试数据才是真实的，才具有可信度。但是在材料的研究和相关的分析过程中，常常出现测试的试样表面与工作面不平行的情况，如果直接在试样表面打硬度会影响测试值的准确性。

出现上述问题，通常使用镶嵌法或夹具法来固定试样，使测试表面与压头垂直，达到测试的目的。镶嵌法中镶嵌料与金属材料相比普遍较软，影响测试结果的准确性，且镶嵌法适用于体积较小的试样，通用性较差，从而限制了其使用范围。而夹具法通常有预紧力不够大，试样形状要求较高，难以固定等缺点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种操作简单，工作状态稳定且测试结果重复性高的硬度计试样固定装置。本发明的另一个目的是提供一种上述硬度计试样固定装置的应用方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种用于硬度测试的试样固定装置，其特征在于：包括形状相同且尺寸相匹配的金属壳体及磁场发生底座；

磁场发生底座位于金属壳体的下方，磁场发生底座接通直流电源后产生磁场；

金属壳体内具有腔体，在腔体内填充有磁场感应颗粒，磁场感应颗粒在磁场作用下相互之间产生吸力，从而固定磁场感应颗粒中的试样并使其待测表面保持水平。

优选地，所述磁场发生底座包括铁芯及缠绕在铁芯外并与其功率相匹配的导电绕组，导电绕组或直接连接直流电源或通过电流调节器连接直流电源。

优选地，所述铁芯由消磁较快的软铁或硅钢制作而成。

优选地，所述磁场感应颗粒为铁磁性颗粒。

优选地，所述铁磁性颗粒为铁砂。

优选地，还包括具有水平下表面的按压装置，按压装置置于试样的待测表面上后，向下按压按压装置使其水平下表面紧密贴合试样的待测表面，从而将试样的待测表面校平。

优选地，所述按压装置为阶梯形按压盖，阶梯形按压盖的下表面水平，并且尺寸与所述腔体相匹配。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的用于硬度测试的试样固定装置的应用方法，其特征在于：将试样埋入磁场感应颗粒内，试样的待测表面露出，将磁场发生底座接通直流电，磁场发生底座产生磁场，磁场感应颗粒在磁场的作用下相互之间产生吸力，从而固定磁场感应颗粒中的试样并使其待测表面保持水平。

优选地，当试样埋入磁场感应颗粒后，将按压装置的水平下表面对准试样的待测表面向下按压试样，将试样的待测表面校平。

优选地，对试样进行固定前，利用标准硬度块对用于硬度测试的试样固定装置进行调整校正，其步骤为：将标准硬度块埋入磁场感应颗粒内，标准硬度块的上表面露出，用按压盖使标准硬度块表面保持水平，将磁场发生底座接通直流电，磁场发生底座产生磁场，磁场感应颗粒在磁场的作用下相互之间产生吸力，从而固定磁场感应颗粒中的标准硬度块，在标准硬度块上打点，读数，调节电流，使测量值与标准硬度块标准值一致，记下此时校正电流，校正结束，待校正完毕后，再对试样进行测量。

本发明根据电磁感应原理，通电使铁芯产生磁性，磁场作用磁场感应颗粒使其之间产生强大吸力，从而固定磁场感应颗粒中试样并使待测表面保持水平，从而方便不同形状和大小的试样的硬度测试。

本发明提供的一种用于硬度测试的试样固定装置适用于多种尺寸和形状的硬度试样，操作简单，工作状态稳定，试验结果可重复性高，适用于布氏、维氏和洛氏硬度计等测量试样的固定。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于硬度测试的试样固定装置的总体结构示意图；

图2为本发明中使用的阶梯形按压盖的主视图；

图3A为本发明中使用的标准硬度块的俯视图；

图3B为本发明中使用的标准硬度块的侧视图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

结合图1，本发明提供的一种用于硬度测试的试样固定装置的主体装置为内部有腔体的金属壳体III，在腔体内填充铁砂IV，需要填充的铁砂IV的数量根据试样V大小确定，也可以根据需要调整铁砂IV的颗粒度粗细。金属壳体III可以是圆柱体、或正方体、或长方体，或其它任何的规则形状，在本实施例中，金属壳体III设计为圆柱体。金属壳体III的尺寸及壁厚可根据试样V的大小进行相应的调整。

金属壳体III的下方有一个与其形状相同且尺寸相匹配的磁场发生底座，磁场发生底座由一个铁芯I和一组缠绕在铁芯I外的导电绕组II组成。铁芯I用消磁较快的软铁或硅钢制作而成，导电绕组II与铁芯I的功率相匹配。导电绕组II或者连接直流电源VI，或者在导电绕组II和直流电源VI之间安装一个电流控制器VII，通过调节电流的大小来控制磁力的大小。

在进行试验之前，先利用如图3A及图3B所示的标准硬度块IX对试样固定装置进行校准，其步骤为：将标准硬度块IX埋入铁砂IV内，标准硬度块IX的上表面露出，用按压盖使标准硬度块IX表面保持水平，将导电绕组II接通直流电源VI，产生磁场，磁场作用铁砂IV使其之间产生强大吸力，从而固定标准硬度块IX，在标准硬度块IX上打点，读数，调节电流，使测量值与标准硬度块标准值一致，记下此时校正电流，校正结束。待校正完毕后，再对试样进行测量，可以保证测量数据的准确性和可靠性。

随后，将试样V埋入铁砂IV内，试样V的待测表面露出，将如图2所示的阶梯形按压盖VIII的水平下表面对准试样V的待测表面向下按压试样V，将试样V的待测表面校平。将导电绕组II接通直流电源VI，调节电流至校正电流，底座产生磁场，磁场作用铁砂IV使其之间产生强大吸力，从而固定试样V并使其待测表面保持水平，随后在硬度计上对试样进行测量。

Claims (8)

1.一种用于硬度测试的试样固定装置，其特征在于：包括形状相同且尺寸相匹配的金属壳体（Ⅲ）及磁场发生底座；

磁场发生底座位于金属壳体（Ⅲ）的下方，磁场发生底座接通直流电源后产生磁场；

金属壳体（Ⅲ）内具有腔体，在腔体内填充有铁砂，铁砂在磁场作用下相互之间产生吸力，从而固定铁砂中的试样（Ⅴ）并使其待测表面保持水平。

2.如权利要求1所述的一种用于硬度测试的试样固定装置，其特征在于：所述磁场发生底座包括铁芯（Ⅰ）及缠绕在铁芯（Ⅰ）外并与其功率相匹配的导电绕组（Ⅱ），导电绕组（Ⅱ）或直接连接直流电源（Ⅵ）或通过电流调节器（Ⅶ）连接直流电源（Ⅵ）。

3.如权利要求2所述的一种用于硬度测试的试样固定装置，其特征在于：所述铁芯（Ⅰ）由消磁较快的软铁或硅钢制作而成。

4.如权利要求1所述的一种用于硬度测试的试样固定装置，其特征在于：还包括具有水平下表面的按压装置，按压装置置于试样（Ⅴ）的待测表面上后，向下按压按压装置使其水平下表面紧密贴合试样（Ⅴ）的待测表面，从而将试样（Ⅴ）的待测表面校平。

5.如权利要求4所述的一种用于硬度测试的试样固定装置，其特征在于：所述按压装置为阶梯形按压盖（Ⅷ），阶梯形按压盖（Ⅷ）的下表面水平。

6.一种如权利要求1所述的用于硬度测试的试样固定装置的应用方法，其特征在于：将试样（Ⅴ）埋入铁砂内，试样（Ⅴ）的待测表面露出，将磁场发生底座接通直流电，磁场发生底座产生磁场，铁砂在磁场的作用下相互之间产生吸力，从而固定铁砂中的试样（Ⅴ）并使其待测表面保持水平。

7.如权利要求6所述的一种用于硬度测试的试样固定装置的应用方法，其特征在于：当试样（Ⅴ）埋入铁砂后，将按压装置的水平下表面对准试样（Ⅴ）的待测表面向下按压试样（Ⅴ），将试样（Ⅴ）的待测表面校平。

8.如权利要求6所述的一种用于硬度测试的试样固定装置的应用方法，其特征在于：对试样（Ⅴ）进行固定前，利用标准硬度块（Ⅸ）对用于硬度测试的试样固定装置进行调整校正，其步骤为：将标准硬度块（Ⅸ）埋入铁砂内，标准硬度块（Ⅸ）的上表面露出，用按压盖使标准硬度块（Ⅸ）表面保持水平，将磁场发生底座接通直流电，磁场发生底座产生磁场，铁砂在磁场的作用下相互之间产生吸力，从而固定铁砂中的标准硬度块（Ⅸ），在标准硬度块（Ⅸ）上打点，读数，调节电流，使测量值与标准硬度块标准值一致，记下此时校正电流，校正结束，待校正完毕后，再对试样（Ⅴ）进行测量。