CN103926139B - 一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法，属于显微硬度测试领域，主要解决目前显微硬度厚度层测量过程中试样边界与工作台边界难以保持平行以及测试点之间距离过大的问题。本发明使用过程中借助夹具保证了试样待测边界与显微硬度计工作台边界的平行度，改善了测试精度，测试方法操作简单，测试精度高，能够以显微硬度计的最高精度进行硬化层厚度的测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法，属于显微硬度测试领域。
背景技术
超声波光整强化工艺是将超声波振动引入到零件表面处理过程中的一种新技术，超声波光整强化系统包括超声波发生器、换能器、变幅杆和加工头四部分。超声波发生器是将50Hz的交流电转换成一定功率的超声波振荡电流，提供给超声波换能器，换能器的功能是将高频电流转换成机械振动，振动传入形状为一头粗一头细呈杆状结构的变幅杆，变幅杆将振动进行放大，并传给加工头进行零件表面强化。
显微硬度是一种压入硬度，反映被测物体对抗另一硬物体压入的能力。测量的仪器是显微硬度计，它实际上是一台设有加负荷装置带有目镜测微器的显微镜。测定之前，先要将待测磨料制成反光磨片试样，置于显微硬度计的载物台上，通过加负荷装置对四棱锥形的金刚石压头加压。负荷的大小可根据待测材料的硬度不同而增减。金刚石压头压入试样后，在试样表面上会产生一个凹坑。把显微镜十字丝对准凹坑，用目镜测微器测量凹坑对角线的长度。根据所加负荷及凹坑对角线长度就可计算出所测物质的显微硬度值。
本发明是基于维氏显微硬度压头进行的设计，该压头是将金刚石磨成正四棱锥体，其相对两面夹角为136°。维氏显微硬度值是所施加的负荷（kgf）除以压痕的表面积（mm2）。采用维氏金刚石压头时，其压痕深度约为对角线长度的1/7。目前显微硬度厚度层测量方法多为直接使用显微硬度计进行测试，由于测试过程中需要保证试样边界与工作台边界保持平行，这一点当前主要靠人工调整试样位置来实现，在显微尺度下平行度难以保证，进而影响测量精度甚至导致测试结果错误。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术存在的缺陷提供了一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
该用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法结构包括基座、弹簧、垂直滑台、夹紧垫板、水平调节螺钉、T型导向槽、滑移楔块、楔块调节螺钉、垂直导向槽、弹簧固定销；基座整体呈长方体结构，顶部有容纳垂直滑台和夹紧垫板的方形空腔，空腔顶部有收口结构，空腔前侧面与后侧面有安装水平调节螺钉和楔块调节螺钉的螺纹孔，空腔底面有T型导向槽，方向垂直于空腔侧面，滑移楔块通过底部有T型凸起结构沿T型导向槽滑移，楔块调节螺钉一端与滑移楔块配合，借助楔块调节螺钉的旋进旋出可以实现滑移楔块的移动，滑移楔块与垂直滑台之间通过斜面配合实现垂直方向的移动，水平调节螺钉通过一端的球形端面与夹紧垫板接触，借助水平调节螺钉的旋进旋出实现夹紧垫板的移动，垂直滑台四角位置各有一个弹簧固定销，垂直滑台通过两个侧边分别设置的两个导向凸起沿垂直导向槽实现滑移。
所述滑移楔块顶面为斜面结构，底部有T型凸起结构，滑移楔块后端面有圆柱形凸起，该凸起端面中部有圆柱形通孔，通孔朝滑移楔块底面的一侧为通槽，该凸起中部有圆柱形空腔，该空腔朝滑移楔块底面的一侧为通槽。
所述楔块调节螺钉端部有圆柱形杆结构，圆柱形杆中部有直径小于两端的圆柱形轴颈结构。
所述垂直滑台四角位置各有一个方向朝上的弹簧固定销，垂直滑台通过两个侧边分别设置的两个导向凸起沿垂直导向槽实现滑移，垂直滑台底面中部位置设置斜面凸起，斜面倾斜角度与滑移楔块顶面的斜面结构角度相等。
所述基座左右侧面各设置侧耳结构，侧耳沿长度方向设置两个开口，使用过程中借助基座两边的开口通过螺栓固定在硬度测试设备工作台面上，基座顶部空腔的侧面上设置两道竖直排布的导向槽，空腔顶部有收口结构，收口结构四角位置各设置一个朝下的弹簧固定销。
该用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法包括以下步骤：
（1）将待测试样根据夹具尺寸进行切割，制作成符合规格的试样。
（2）将试样一侧进行打磨抛光，直至抛光面肉眼观察无明显划痕即为符合测试标准。
（3）将试样放置于垂直滑台上，旋转楔块调节螺钉使试样的上表面与基座顶面平齐，同时保证试样的待测硬度层贴近基座空腔的侧面。
（4）旋转水平调节螺钉使夹紧垫板移动直至夹紧试样为止。
（5）借助基座两侧侧耳结构将整套夹具固定于显微硬度计工作台面上，并使试样待测边界与工作台边沿平行。
（6）测试第一个显微硬度点并记录数值，此时借助显微硬度计工作台将夹具沿试样待测边界方向移动大于两倍压痕对角线长度的距离，之后再沿垂直于试样待测边界方向移动10μm，进行下一个点的测试，如此往复可以实现显微硬化层厚度的测试。
本发明有如下优点：
1.本发明新颖独特，使用过程中借助夹具保证了试样待测边界与显微硬度计工作台边界的平行度，改善了测试精度。
2.测试方法操作简单，测试精度高，能够以显微硬度计的最高精度进行硬化层厚度的测试。
附图说明
图1为本发明整体剖面结构图。
图2为本发明整体装配图。
图3为本发明滑移楔块与楔块调节螺钉配合图。
图4为本发明垂直滑台底面结构图。
图5为本发明垂直滑台顶面结构图。
图6为本发明滑移楔块结构图。
图7为本发明基座剖面结构图。
图8为本发明测试过程图。
图9为本发明硬度测试点分布图。
图中：1基座、2弹簧、3垂直滑台、4夹紧垫板、5水平调节螺钉、6T型导向槽、7滑移楔块、8楔块调节螺钉、9垂直导向槽、10弹簧固定销、11试样边界、12测试点轨迹、13测试点。
具体实施方式
实施例1
如图1、2、3、4、5、6、7所示：一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法结构包括基座、弹簧、垂直滑台、夹紧垫板、水平调节螺钉、T型导向槽、滑移楔块、楔块调节螺钉、垂直导向槽、弹簧固定销；基座整体呈长方体结构，顶部有容纳垂直滑台和夹紧垫板的方形空腔，空腔顶部有收口结构，空腔前侧面与后侧面有安装水平调节螺钉和楔块调节螺钉的螺纹孔，空腔底面有T型导向槽，方向垂直于空腔侧面，滑移楔块通过底部有T型凸起结构沿T型导向槽滑移，楔块调节螺钉一端与滑移楔块配合，借助楔块调节螺钉的旋进旋出可以实现滑移楔块的移动，滑移楔块与垂直滑台之间通过斜面配合实现垂直方向的移动，水平调节螺钉通过一端的球形端面与夹紧垫板接触，借助水平调节螺钉的旋进旋出实现夹紧垫板的移动，垂直滑台四角位置各有一个弹簧固定销，垂直滑台通过两个侧边分别设置的两个导向凸起沿垂直导向槽实现滑移；滑移楔块顶面为斜面结构，底部有T型凸起结构，滑移楔块后端面有圆柱形凸起，该凸起端面中部有圆柱形通孔，通孔朝滑移楔块底面的一侧为通槽，该凸起中部有圆柱形空腔，该空腔朝滑移楔块底面的一侧为通槽；楔块调节螺钉端部有圆柱形杆结构，圆柱形杆中部有直径小于两端的圆柱形轴颈结构；垂直滑台四角位置各有一个方向朝上的弹簧固定销，垂直滑台通过两个侧边分别设置的两个导向凸起沿垂直导向槽实现滑移，垂直滑台底面中部位置设置斜面凸起，斜面倾斜角度与滑移楔块顶面的斜面结构角度相等。
本实施例所描述的一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法，使用时，需要利用螺栓借助基座两侧的开口结构固定在显微硬度计的工作台面上，由于基座两侧的开口结构为对称分布，可以保证夹具相对工作台面的平行度。
实施例2
如图8、9所示：该用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法包括以下步骤：
（1）将待测试样根据夹具尺寸进行切割，制作成符合规格的试样。
（2）将试样一侧进行打磨抛光，直至抛光面肉眼观察无明显划痕即为符合测试标准。
（3）将试样放置于垂直滑台上，旋转楔块调节螺钉使试样的上表面与基座顶面平齐，同时保证试样的待测硬度层贴近基座空腔的侧面。
（4）旋转水平调节螺钉使夹紧垫板移动直至夹紧试样为止。
（5）借助基座两侧侧耳结构将整套夹具固定于显微硬度计工作台面上，并使试样待测边界与工作台边沿平行。
（6）测试第一个显微硬度点并记录数值，此时借助显微硬度计工作台将夹具沿试样待测边界方向移动大于两倍压痕对角线长度的距离，之后再沿垂直于试样待测边界方向移动10μm，进行下一个点的测试，如此往复可以实现显微硬化层厚度的测试。
本实施例所描述的一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法，操作前需要将待测试样切制呈方体形，上下底面需要平行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化，都应涵盖在发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于测量薄显微硬化层厚度的方法，其特征是：采用下述测量薄显微硬化层厚度的夹具：所述夹具的结构包括基座、弹簧、垂直滑台、夹紧垫板、水平调节螺钉、T型导向槽、滑移楔块、楔块调节螺钉、垂直导向槽、弹簧固定销；其特征是：基座整体呈长方体结构，顶部有容纳垂直滑台和夹紧垫板的方形空腔，空腔顶部有收口结构，空腔前侧面与后侧面有安装水平调节螺钉和楔块调节螺钉的螺纹孔，空腔底面有T型导向槽，方向垂直于空腔侧面，楔块调节螺钉一端与滑移楔块配合，水平调节螺钉通过一端的球形端面与夹紧垫板接触，垂直滑台四角位置各有一个弹簧固定销；
并且，
所述方法包括以下步骤：
（1）将待测试样根据夹具尺寸进行切割，制作成符合规格的试样；
（2）将试样一侧进行打磨抛光，直至抛光面肉眼观察无明显划痕即为符合测试标准；
（3）将试样放置于垂直滑台上，旋转楔块调节螺钉使试样的上表面与基座顶面平齐，同时保证试样的待测硬度层贴近基座空腔的侧面；
（4）旋转水平调节螺钉使夹紧垫板移动直至夹紧试样为止；
（5）借助基座两侧侧耳结构将整套夹具固定于显微硬度计工作台面上，并使试样待测边界与工作台边沿平行；
（6）测试第一个显微硬度点并记录数值，此时借助显微硬度计工作台将夹具沿试样待测边界方向移动大于两倍压痕对角线长度的距离，之后再沿垂直于试样待测边界方向移动10μm，进行下一个点的测试，如此往复可以实现显微硬化层厚度的测试。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量薄显微硬化层厚度的方法，其特征是：所述滑移楔块顶面为斜面结构，底部有T型凸起结构，滑移楔块后端面有圆柱形凸起，该凸起端面中部有圆柱形通孔，通孔朝滑移楔块底面的一侧为通槽，该凸起中部有圆柱形空腔，该空腔朝滑移楔块底面的一侧为通槽。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量薄显微硬化层厚度的方法，其特征是：所述楔块调节螺钉端部有圆柱形杆结构，圆柱形杆中部有直径小于两端的圆柱形轴颈结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于测量薄显微硬化层厚度的方法，其特征是：所述垂直滑台四角位置各有一个方向朝上的弹簧固定销，垂直滑台底面中部位置设置斜面凸起，斜面倾斜角度与滑移楔块顶面的斜面结构角度相等。
5.根据权利要求1所述的一种用于测量薄显微硬化层厚度的方法，其特征是：所述基座左右侧面各设置侧耳结构，侧耳沿长度方向设置两个开口，基座顶部空腔的侧面上设置两道竖直排布的导向槽，空腔顶部有收口结构，收口结构四角位置各设置一个朝下的弹簧固定销。
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