CN110823734A - 一种布氏硬度的测量方法及装置 - Google Patents

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贺四喜
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Abstract

本发明公开了一种布氏硬度的测量方法及装置，采用光栅测量压头压入试样表面的压痕深度h，然后再把压痕深度h值输送到计算机，经过应用软件按不同的试验力、不同的球压头、不同的材料等参数进行处理后，计算并直接显示硬度值。本发明的测量装置在现有布氏硬度计基础上增加了动光栅、静光栅和光栅测头，从而满足了压痕深度h值在硬度计上的测量需求。本发明在打压痕的同时可直接得到硬度值，不用通过测量压痕直径换算得到硬度值，减少了测量误差，降低了劳动强度。

Description

一种布氏硬度的测量方法及装置
技术领域
本发明属于于力学中的硬度测量技术领域，特别是布氏硬度的测量方法改进及相应的测量装置。
背景技术
金属材料的布氏硬度试验方法是金属材料硬度测量的常用方法，是用一定直径的球压头在一定试验力F的作用下压入试样表面，保持一定时间后卸除试验力，以压痕单位面积上所承受的平均应力表示被测金属材料的硬度。按下式计算布氏硬度值:
Figure BDA0002278090330000011
在实际的硬度试验时，由于无法精确测量出压痕压入的深度h，而测量压痕直径比较容易，故现在都是通过测量压痕直径d并带入公式计算出布氏硬度值。由于试验力与压头直径D的关系(F/D2)保持一个常数，那么对于同一种材料我们得到的硬度值是相等的，而不同材料的得到的硬度值也是可以比较的。
但是在测量压痕直径时，很容易把人员的测量误差以及测量装置的误差带入测量结果，影响了测量结果的准确，特别是在大批量测量时，检验人员视觉疲劳就很难保证测量结果的准确了。
发明内容
本发明旨在提供一种布氏硬度测量方法及装置，解决压痕深度测量问题，实现布氏硬度测量的自动化，即实现直接通过测量压入深度计算出布氏硬度值，不用再通过测量压痕直径换算成压入深度而得到硬度值。
本发明通过对现有加荷机构进行改造，精确的测量出压痕深度h，通过计算机自动计算出硬度值。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种布氏硬度的测量方法，包括，按照下述公式计算布氏硬度，
Figure BDA0002278090330000012
其中，D为压头直径，F为试验力，h为压痕深度，π为常数，并采用光栅测量压头压入试样表面的压痕深度h。
进一步，所述光栅测量时，测量出施加初试验力、主试验力、卸除试验力后各个不同位置的压痕深度h变化的电信号，经放大处理后送到细分电路中并计数，获得压痕深度h值送到计算机，通过软件处理，直接得到布氏硬度值。
一种布氏硬度的测量装置，包括布氏硬度计，还包括，
动光栅，所述动光栅安装在布氏硬度计的压轴上，且介于大杠杆和小杠杆之间；
作为指示光栅的静光栅，所述静光栅固定安装在布氏硬度计上；
光栅测头，所述光栅测头安装在布氏硬度计的压轴上并与压轴上的压头同步移动。
本发明通过对现有布氏硬度计加荷系统的改造，通过在压轴上安装动光栅，准确测量出施加初试验力、主试验力、卸除试验力后各个不同位置的压痕深度h 变化的电信号，经放大处理后送到细分电路中并计数，然后再把压痕深度值送到计算机，通过软件处理，直接得到布氏硬度值。
与现有技术相比，本发明在打压痕的同时可直接得到硬度值，不用通过测量压痕直径换算得到硬度值，减少了测量误差，降低了劳动强度。
附图说明
图1是本发明布氏硬度测量装置中光栅结构示意图；
图2是动光栅与压轴、大杠杆、小杠杆的安装位置关系示意图；
图中，1-近红外发光二极管；2-接收信号光电单元；3-动光栅；4-光电信号输出单元；5-静光栅；6-打印线路单元；7-光栅测头；8-压轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。
如图1和图2所示，本实施例中以现有的布氏硬度计(型号为HB-3000)为基础，对硬度计的压轴8进行改造，压轴8是压头上方与压头相连接的部分，压轴8的另一端连接小杠杆，小杠杆再连接大杠杆，大杠杆与砝码连接。硬度计通过大、小杠杆将试验力作用于试样上，于是在压轴8上安装动光栅3，且动光栅3在压轴8上的位置介于大杠杆和小杠杆之间(即图2中所示的大杠杆杆体位置及小杠杆杆体位置之间)，再在不是硬度计上安装作为指示光栅的静光栅5(根据静光栅5的大小形状制备一个用于固定静光栅5的框架，并将该框架固定于硬度计上，再把静光栅5安装在该框架内)，把光栅测头7直接安装在硬度计的压轴8上，并与压轴8上的压头同步移动，当压头通过机械传动压入试样表面时，光栅测头7与压头同步作相对运动，在保证压头与光栅测头7的起始位置准确的情况下，光栅测头7可直接准确的测量出初试验力、主试验力和卸除主试验力后各个不同位置的压痕深度h值。本实施例中的动光栅3、静光栅5、光栅测头7 均为常规产品，但需要根据改造的布氏硬度计结构和尺寸筛选。
近红外发光二极管1作为光源，光栅测头7及接收信号光电单元2所测出的随压痕深度h变化的电信号通过光电信号输出单元4经放大、处理后送到细分电路中并计数，然后再把压痕深度h值输送到计算机，经过应用软件按不同的试验力、不同的球压头、不同的材料等参数进行处理后，计算并通过打印线路单元6 直接显示硬度值。

Claims (3)

1.一种布氏硬度的测量方法，包括，按照下述公式计算布氏硬度，
Figure FDA0002278090320000011
其中，D为压头直径，F为试验力，h为压痕深度，π为常数，
其特征在于：采用光栅测量压头压入试样表面的压痕深度h。
2.根据权利要求1所述的一种布氏硬度的测量方法，其特征在于：所述光栅测量时，测量出施加初试验力、主试验力、卸除试验力后各个不同位置的压痕深度h变化的电信号，经放大处理后送到细分电路中并计数，获得压痕深度h值送到计算机，通过软件处理，直接得到布氏硬度值。
3.一种布氏硬度的测量装置，包括布氏硬度计，其特征在于：还包括，
动光栅(3)，所述动光栅(3)安装在布氏硬度计的压轴(8)上，且介于大杠杆和小杠杆之间；
作为指示光栅的静光栅(5)，所述静光栅(5)固定安装在布氏硬度计上；
光栅测头(7)，所述光栅测头(7)安装在布氏硬度计的压轴(8)上并与压轴(8)上的压头同步移动。
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