CN108195698B - 一种压痕深度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压痕深度测量装置，包括测量本体以及用于支撑所述测量本体的底座，所述测量本体包括：外套筒；芯轴的一端安装有测量球头，另一端螺纹旋合于所述外套筒的第一端内；位移传感器设置于所述外套筒内，并用于检测所述芯轴在所述外套筒轴向上的位移量；数显组件设置于所述外套筒的外侧，并与所述位移传感器相连，以显示所述芯轴沿所述外套筒轴向上的位移量；芯轴驱动构件套装于所述外套筒的第二端内，以驱动所述芯轴沿所述外套筒的轴向运动。该压痕深度测量装置有效避免了人工读数时所造成的误差，有效提高了硬度测量的准确性。

Description

一种压痕深度测量装置

技术领域

本发明涉及金属硬度测量技术领域，特别涉及一种压痕深度测量装置。

背景技术

布氏硬度是表示材料硬度的一种标准，在金属检测方面的应用非常广泛。布式硬度结果是仲裁值，根据材料的标准，对于超出布式硬度范围的材料可直接叛废，因此，布式硬度结果的准确性直接影响材料能否继续使用。

布氏硬度的测量是以一定大小的试验载荷，将一定直径的硬质合金球压入被测金属表面，保持规定的时间，然后卸载，布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商，用公式表示为：其中，F为载荷，D为硬质合金球直径，d为压痕平均直径，由该公式可以看出，若要得到布氏硬度值，需要测量压痕的平均直径d，但是由于被测金属表面的粗糙度、平整度、以及压痕边缘清晰度等方面的影响，导致压痕平均直径d的误差范围较大，布氏硬度的测量结果会受到很大的影响。

压痕的半径r、硬质合金球的半径R以及压痕深度h之间存在着如下关系：因此根据公式(2)，只要测量得到压痕深度h，就可以得到压痕的平均直径d，进而根据公式(1)或者查阅硬度与压痕平均直径的标准列表即可得出布氏硬度值；当然，也可先根据公式(1)和(2)计算出压痕深度和硬度的对应关系，用测量得到的压痕深度h直接查表得到硬度值。

测量压痕深度h来计算布氏硬度值，可以使得布氏硬度值的准确度大幅提高，目前的压痕深度测量装置包括测量本体以及供测量本体安装的底座，然而，测量本体依然采用传统的人工显微镜读数模式，人眼识别误差造成的测量结果不准确现象容易发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种压痕深度测量装置，以便能够准确测量硬质合金球所形成的压痕的深度，从而准确得出被测金属板的硬度值。

为达到上述目的，本发明提供的压痕深度测量装置，包括测量本体以及用于支撑所述测量本体的底座，所述测量本体包括：

外套筒；

芯轴，所述芯轴的一端安装有测量球头，另一端螺纹旋合于所述外套筒的第一端内；

位移传感器，所述位移传感器设置于所述外套筒内，并用于检测所述芯轴在所述外套筒轴向上的位移量；

数显组件，所述数显组件设置于所述外套筒的外侧，并与所述位移传感器相连，以显示所述芯轴沿所述外套筒轴向上的位移量；

芯轴驱动构件，所述芯轴驱动构件套装于所述外套筒的第二端内，以驱动所述芯轴沿所述外套筒的轴向运动。

优选的，所述芯轴驱动构件包括：

一端伸入所述外套筒的第二端内，并与所述芯轴相连的套管；

与所述套管相连的微调驱动件；

与所述套管相连的粗调驱动件。

优选的，所述外套筒上对称设置有测量支架，所述底座设置有矩形的测量通孔、滑道以及滑道支架，其中，所述测量通孔贯通所述底座的上表面和下表面，所述滑道沿所述测量通孔长度方向的两侧设置，所述滑道支架滑动设置于所述滑道内，所述测量本体穿过所述测量通孔，且所述测量球头朝下，所述测量支架连接于所述滑道支架上。

优选的，所述测量支架与所述滑道支架卡扣式连接。

优选的，所述底座呈矩形，且所述底座的长度方向与所述测量通孔的长度方向一致，所述底座的底部在长度方向上的两端还分别设置有固定件，所述固定件用于固定被测金属板。

优选的，所述固定件为对称设置在所述底座长度方向上的两端的电磁铁。

优选的，还包括设置在所述底座内，且用于对所述电磁铁供电的储能电池。

优选的，所述底座为工程塑料底座。

优选的，所述测量球头与所述芯轴螺纹连接，且所述测量球头靠近所述芯轴的一端为平面端，所述平面端与所述芯轴之间设置有皮垫。

优选的，所述测量本体的外露面采用铝或不锈钢材质制成。

采用压痕深度测量法来获取被测金属的硬度，可以有效避免因压痕平均直径不容易测量准确所带来的误差；并且由以上技术方案可以看出，本发明所公开的压痕深度测量装置，测量本体的外套筒内设置了位移传感器，位移传感器可以检测芯轴在外套筒轴向上的位移量，通过数显组件可以将检测到的位移量进行直观的显示，从而有效避免了人工读数时所造成的误差，有效提高了硬度测量的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例中所公开的压痕深度测量装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中所公开的测量本体的结构示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为本发明实施例中所公开的底座的俯视结构示意图；

图5为图4的右视示意图。

其中，1为测量本体，2为底座，3为被测金属板，4为测量球头，5为皮垫，6为芯轴，7为测量支架，8为外套筒，9为套管，10为微调驱动件，11为粗调驱动件，12为数显组件，13为显示屏，14为清零按钮，15为公/英制切换钮，16为开关按钮，17为电磁铁开关，18为电磁铁，19为储能电池，20为滑道，21为滑道支架，22为测量通孔，23为电池盒盖，24为电池盒盖开关。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种压痕深度测量装置，以便能够准确测量硬质合金球所形成的压痕的深度，从而准确得出被测金属板的硬度值。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请结合图1至图3，本发明所公开的压痕深度测量装置，包括测量本体1以及用于支撑测量本体1的底座2，该测量本体1具体包括外套筒8、芯轴6、位移传感器、数显组件以及芯轴驱动构件，芯轴6的一端安装有测量球头4，测量球头4的直径大小应当与采用静压法对被测金属板3施压时的硬质合金球头一致，以便使测量球头4能够准确嵌入到压痕内部，芯轴6的另一端旋合于外套筒8的第一端内，位移传感器设置在外套筒8内，位移传感器的作用在于检测芯轴6的位移量，该位移量应当是芯轴6在外套筒8轴向上的位移量，数显组件设置在外套筒8的外侧，数显组件包括显示屏13，数显组件与位移传感器物理连接或者通讯连接，通过显示屏13将位移传感器所测得的位移量直观显示，芯轴驱动构件套装于外套筒8的第二端内，以便驱动芯轴6沿外套筒8的轴向进行运动。

采用压痕深度测量法来获取被测金属的硬度，可以有效避免因压痕平均直径不容易测量准确所带来的误差；并且由上述实施例可以看出，本发明所公开的压痕深度测量装置，测量本体1的外套筒8内设置了位移传感器，位移传感器可以检测芯轴6在外套筒8轴向上的位移量，通过数显组件可以将检测到的位移量进行直观的显示，从而有效避免了人工读数时所造成的误差，有效提高了硬度测量的准确性。

数显组件上设置有清零按钮14、公/英制切换钮25以及开关按钮16，开关按钮16可控制数显组件与电源的接通和关闭，按下清零按钮14后，显示屏13的数值归零。

芯轴驱动构件的实现形式有多种，可以为自动驱动方式也可以为人工驱动方式，在本实施例中，芯轴驱动构件包括套管9、微调驱动件10以及粗调驱动件11，套管9的一端伸入到外套筒8的第二端内，并且与芯轴6相连，微调驱动件10和粗调驱动件11分别与套管9相连，通过粗调驱动件11可驱动芯轴6沿轴向进行快速移动，而微调驱动件10可以使芯轴6在轴向上进行微小移动。本实施例中所公开的测量本体的分辨率为0.01mm，芯轴6转动一圈沿轴向移动的距离为0.5mm，这0.5mm通过外套筒8内的位移传感器分割成500份，因此分辨率为0.01mm，当然，根据不同的测量要求，还可将测量本体1的分辨率设计成不同的值。由于粗调驱动件11以及微调驱动件10在多种测量仪器(如显微镜)中均有应用，因此本文中对粗调驱动件以及微调驱动件不再进行详细介绍。

为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例中所公开的测量本体1的外套筒8上对称设置有测量支架7，如图1至图3中所示，底座2上设置有测量通孔22、滑道20以及滑道支架21，其中测量通孔22呈矩形，测量通孔22贯通底座2的上表面和下表面，滑道20沿测量通孔22长度方向上的两侧设置，如图4中所示，滑道支架21滑动设置于滑道20内，测量本体1穿过测量通孔22，且测量球头4朝下，测量支架7连接于滑道支架21上。

应当进行说明的是，滑道支架21在滑道20内的滑动阻力应当尽量的小，当测量本体1安装在底座2上时，即使测量球头4没有正对压痕，那么在测量球头4下移时也能够自动校正并进入到压痕内。

容易理解的是，测量支架7与滑道支架21的连接方式也并不限于一种，如螺栓连接、卡扣连接等，考虑到拆装的便利性，本实施例中推荐测量支架7与滑道20之间采用卡扣连接。

如图4中所示，底座2具体呈矩形，底座2的长度方向与测量通孔22的长度方向一致，底座2的底部在长度方向上的两端还设置有固定件，固定件用于固定被测金属板3，请结合图1，被测金属板3被固定在底座2的底部，当被固定后，被测金属板3不会因为受到压力而移动，这可以进一步保证压痕深度测量的准确性。

多数情况下，被测金属板3为铁磁性部件，因此本实施例中的固定件为对称设置在底座2长度方向两端的电磁铁18，如图4中所示，为了能够为电磁铁18提供足够的电能，还可在底座内设置储能电池19，储能电池19优选的为可充电电池，储能电池19优选的设置两组，以便与电磁铁18进行对应，底座2的顶部设置有电磁铁开关17，电磁铁开关17可以为手扳式或触摸式。请参考图5，在底座2的侧面设置有电池盒盖23以及电池盒盖开关24，以方便进行电池的更换。

整体压痕深度测量装置不应当具有过大的重量，为了一方面满足减重要求，另一方面还能够满足强度要求，本实施例中的底座2优选的采用工程塑料制造，测量本体1生锈或被腐蚀后将严重影响测量精度，因此，测量本体1的外露面优选的采用铝或者不锈钢材质制造。

由于测量球头4的直径需要与硬质合金球的直径匹配，因此要求测量球头4容易更换，本实施例中的测量球头4与芯轴6螺纹连接，为了避免测量球头4完成安装后产生转动，本实施例中的测量球头4靠近芯轴6的一端设计为平面端，并且在平面端与芯轴6之间设置了皮垫5，以增加摩擦力。

本发明实施例中所公开的压痕深度测量装置的使用方式如下：

将测量本体1安装在底座上，使测量球头4位于被测金属板3的上方，扭动粗调驱动件11(如粗调棘轮)，待测量球头4即将接触被测金属板3时，扭动微调驱动件10(如微分筒)直至测量球头4与被测金属板3表面接触；按下清零按钮14，将测量球头4移动至压痕上方(可以不必正对)，扭动微调驱动件10，测量球头4慢慢进入压痕，若测量球头4与压痕不正对，测量本体1将沿滑道20滑动，自动校正后进入到压痕内，待测量球头4与压痕底部接触后，通过数显组件读取压痕深度值，最后通过压痕深度与布氏硬度的对应表查出布氏硬度值。

以上对本发明所提供的压痕深度测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种压痕深度测量装置，包括测量本体(1)以及用于支撑所述测量本体(1)的底座(2)，其特征在于，所述测量本体(1)包括：

外套筒(8)；

芯轴(6)，所述芯轴(6)的一端安装有测量球头(4)，另一端螺纹旋合于所述外套筒(8)的第一端内；

位移传感器，所述位移传感器设置于所述外套筒(8)内，并用于检测所述芯轴(6)在所述外套筒(8)轴向上的位移量；

数显组件，所述数显组件设置于所述外套筒(8)的外侧，并与所述位移传感器相连，以显示所述芯轴(6)沿所述外套筒(8)轴向上的位移量；

芯轴驱动构件，所述芯轴驱动构件套装于所述外套筒(8)的第二端内，以驱动所述芯轴(6)沿所述外套筒(8)的轴向运动；

所述外套筒(8)上对称设置有测量支架(7)，所述底座(2)设置有矩形的测量通孔(22)、滑道(20)以及滑道支架(21)，其中，所述测量通孔(22)贯通所述底座(2)的上表面和下表面，所述滑道(20)沿所述测量通孔(22)长度方向的两侧设置，所述滑道支架(21)滑动设置于所述滑道(20)内，所述测量本体(1)穿过所述测量通孔(22)，且所述测量球头(4)朝下，所述测量支架(7)连接于所述滑道支架(21)上；

所述底座(2)的底部在长度方向上的两端还分别设置有固定件，所述固定件用于固定被测金属板(3)。

2.根据权利要求1所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述芯轴驱动构件包括：

一端伸入所述外套筒(8)的第二端内，并与所述芯轴(6)相连的套管(9)；

与所述套管(9)相连的微调驱动件(10)；

与所述套管(9)相连的粗调驱动件(11)。

3.根据权利要求1所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述测量支架(7)与所述滑道支架(21)卡扣式连接。

4.根据权利要求1所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述底座(2)呈矩形，且所述底座(2)的长度方向与所述测量通孔(22)的长度方向一致。

5.根据权利要求4所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述固定件为对称设置在所述底座(2)长度方向上的两端的电磁铁(18)。

6.根据权利要求5所述的压痕深度测量装置，其特征在于，还包括设置在所述底座(2)内，且用于对所述电磁铁(18)供电的储能电池(19)。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述底座(2)为工程塑料底座。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述测量球头(4)与所述芯轴(6)螺纹连接，且所述测量球头(4)靠近所述芯轴(6)的一端为平面端，所述平面端与所述芯轴(6)之间设置有皮垫(5)。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述测量本体(1)的外露面采用铝或不锈钢材质制成。