CN112485142B - 一种布氏硬度压痕测量装置 - Google Patents

一种布氏硬度压痕测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于理化检测技术领域，公开了一种布氏硬度压痕测量装置。将布氏硬度试样和读数显微镜分别固定在夹具中。通过夹具调节读数显微镜的方向和旋转角度，可实现准确、快速测量金属材料布氏硬度值，极大地提高了布氏硬度检测工作的效率、结果的准确度和可靠性。

Description

一种布氏硬度压痕测量装置
技术领域
本发明属于理化检测技术领域，特别涉及一种布氏硬度压痕测量装置。
背景技术
直升机型号研制过程中涉及的金属材料的布氏硬度检测，在直升机型号研制、材料定型中应用广泛。检测原理：施加一定大小的试验力，将一定直径的碳化钨球压入被试金属的表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕的直径，通过查询布氏硬度对照表，得出试样的布氏硬度值。因此布氏硬度压痕直径测量结果的准确度直接影响着金属材料布氏硬度值。
目前，布氏硬度压痕测量方式是，将读数显微镜放置试样表面上，且显微镜的缺口处于自然光下。测量时，转动读数鼓轮调节测量刻线与压痕直径一边相切，记录读数鼓轮显示的数值，再转动鼓轮调节测量刻线与压痕直径另一边相切，记录读数鼓轮显示的数值，两数据之差为压痕直径。再将读数显微镜转动90°，用同样的方法测量压痕直径。两次测量结果的平均值为最终结果。
该测量方法主要有以下缺陷：
1)试样和显微镜未被固定。测量时会出现相对移动的现象，特别是在测量试样尺寸小于读数显微镜底座直径尺寸的时候，出现相对移动现象的频率高，测量难度增大，不利于压痕直径的测量，导致测量结果的不稳定性增大，从而增加了测量次数，降低了测量效率；
2)读数显微镜移动没有限制方向。在测量过程中，通过手动移动读数显微镜找到压痕具体位置，由于移动没有限制方向，会出现压痕移出读数显微镜有效视场的现象，需重新测量，降低了测量效率；
3)读数显微镜转动角度无法保证。在测量过程中，通过转动读数显微镜测量直径，由于转动角度无法保证，导致测量结果偏差。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
提供一种金属材料布氏硬度检测试验用布氏硬度测量辅助夹具。将布氏硬度试样和读数显微镜分别固定在夹具中。通过夹具调节读数显微镜的方向和旋转角度，可实现准确、快速测量金属材料布氏硬度值，极大地提高了布氏硬度检测工作的效率、结果的准确度和可靠性。
一种布氏硬度压痕测量装置，包括：显微镜、显微镜固定台、连接台、试样固定台和支架；
所述显微镜安装在显微镜固定台中央，所述显微镜固定台通过连接台安装在试样固定台上，所述试样固定台通过四根支架固定在桌面上；
所述试样固定台为圆饼状，所述试样固定台上部设有环形跑道状第一凸台，所述第一凸台截面形状为两条平行的直边和两条等径的圆弧边连接而成，所述第一凸台圆弧边直径与试样固定台直径相同，所述第一凸台直边方向为左右方向；所述第一凸台中部沿轴向设有矩形通孔贯穿试样固定台；
所述连接台为圆饼状，所述连接台直径与试样固定台直径相同，所述连接台下部设有与试样固定台第一凸台部分尺寸匹配的环形跑道状第一凹槽，
所述连接台上部设有环形跑道状第二凹槽，所述第二凹槽圆弧边直径与连接台直径相同，所述第二凹槽直边方向为前后方向；所述第二凹槽的圆弧边弧长小于第一凹槽的圆弧边弧长；
所述第一凹槽的顶面与第二凹槽的底面位于同一水平面以使得第一凹槽与第二凹槽相通；
所述显微镜固定台为圆饼状，所述显微镜固定台直径与试样固定台直径相同，所述显微镜固定台下部设有与连接台第二凹槽尺寸匹配的第二凸台；所述第二凸台中央设有环形通孔贯穿显微镜固定台；
所述显微镜固定于显微镜固定台的环形通孔内；所述显微镜与环形通孔和矩形通孔同心。
进一步，所述装置还包括载物台；所述载物台用于固定待测样品；
所述载物台包括：螺纹拨杆、载物台本体；所述载物台本体为与矩形通孔相配合的长方体状；所述载物台本体通过螺纹拨杆安装在桌面上，所述螺纹拨杆用于控制载物台本体上下移动。
进一步，所述试样固定台矩形通孔内宽边两侧壁上设有等间隔的齿，所述齿的截面形状为直角三角形，齿的一条直角边与矩形通孔内侧壁固定，齿的另一条直角边水平、齿的斜面向下设置；
所述载物台还包括：两组限位弹簧和限位块；
所述载物台本体宽边两侧设有第三凹槽，所述两组限位弹簧和限位块分别位于两侧第三凹槽内；
弹簧一端连接第三凹槽底部，另一端连接限位块底部；限位块顶部为与齿形状互补的斜面状；
所述限位块用于与矩形通孔内的齿配合对限位块本体进行限位。
进一步，所述试样固定台第一凸台两直边侧壁设有滑槽；所述连接台第一凹槽两直边侧壁上设有与滑槽相配合的滑轮，所述滑轮用于连接台相对于试样固定台左右滑动。
进一步，所述显微镜固定台第二凸台两直边侧壁设有滑槽；所述连接台第二凹槽两直边侧壁上设有与滑槽相配合的滑轮，所述滑轮用于显微镜固定台相对于连接台前后滑动。
进一步，所述装置还包括左右方向滑动机构，所述左右方向滑动机构包括：左右方向调节齿条、左右方向调节杆；
所述试样固定台上端面前端设有与第一凸台直边平行的左右方向调节齿条；
所述连接台前端设有第一径向盲孔，第一径向盲孔底端通过第一轴向盲孔连通连接台下端面；所述左右方向调节杆设置在所述第一径向盲孔内，所述左右方向调节杆底部设有齿轮，所述齿轮与左右方向调节齿配合用于精确控制连接台相对于试样固定台左右移动。
进一步，所述装置还包括前后方向滑动机构，所述前后方向滑动机构包括：前后方向调节齿条、前后方向调节杆；
所述显微镜固定台下端面右侧设有与第二凸台直边平行的前后方向调节齿条；
所述连接台右端设有第二径向盲孔，第二径向盲孔底端通过第二轴向盲孔连通连接台上端面；所述前后方向调节杆设置在所述第二径向盲孔内，所述前后方向调节杆底部设有前后方向调节齿轮，所述前后方向调节齿轮与前后方向调节齿配合用于精确控制显微镜固定台相对于连接台前后移动。
进一步，所述载物台上设置有光源。
本发明的有益效果：
1)解决了在测量过程中试样和显微镜之间出现先对移动的现象，降低测量难度，提高了测量结果的稳定性，减少了重复测量的次数，提高测量效率；
2)显微镜实现三轴移动找到压痕具体位置，快速找到压痕位置，使压痕置于显微镜的有效视场内，提高了测量效率；
3)实现读数显微镜准确旋转功能，提高了测量准确度；
4)实现照明功能，让检测工作不受工作环境光线影响。
附图说明
图1是布氏硬度压痕测量装置轴视图；
图2是试样固定台剖视图；
图3是试样固定台俯视图；
图4是连接台剖视图；
图5是连接台等轴视图；
图6是固定台主视图；
图7是固定台仰视图；
图8是载物台左视图；
图中：1-显微镜，2-显微镜固定台，3-连接台，4-前后方向调节旋钮，5-试样固定台，6-左右方向滑动机构，7-支架，8-调节螺母，9-载物台，10-左右方向调节旋钮，11-前后方向滑动机构，12-角度盘，13-左右方向调节齿条，14-左右方向滑轨，15-载物台固定倒齿，16-左右方向限位滑轮，17-前后方向限位滑轮，18-前后方向滑轨，19-前后方向调节齿条，20-固定试样螺栓，21-限位块，22-限位弹簧，23-螺纹拨杆，24-光源，25-载物台本体。
具体实施方式
一种布氏硬度压痕测量试验夹具，如图1所示，包括：显微镜1、显微镜固定台2、连接台3、前后方向调节旋钮4、试样固定台5、左右方向滑动机构6、支架7、调节螺母8、载物台9、左右方向调节旋钮10、前后方向滑动机构11、角度盘12、左右方向调节齿条13、左右方向滑轨14、载物台固定倒齿15、左右方向限位滑轮16、前后方向限位滑轮17、前后方向滑轨18、前后方向调节齿条19、固定试样螺栓20、限位块21、限位弹簧22、波杆23。
显微镜安装在显微镜固定台中央；
所述显微镜固定台通过连接台安装在试样固定台上，所述试样固定台通过四根支架固定在桌面上；
所述试样固定台为圆饼状，如图2和图3所示，所述试样固定台上部设有环形跑道状第一凸台，所述第一凸台截面形状为两条平行的直边和两条等径的圆弧边连接而成，所述第一凸台圆弧边直径与试样固定台直径相同，所述第一凸台直边方向为左右方向；所述第一凸台中部沿轴向设有矩形通孔贯穿试样固定台；
所述连接台为圆饼状，如图4和图5所示，所述连接台直径与试样固定台直径相同，所述连接台下部设有与试样固定台第一凸台部分尺寸匹配的环形跑道状第一凹槽，
所述连接台上部设有环形跑道状第二凹槽，所述第二凹槽圆弧边直径与连接台直径相同，所述第二凹槽直边方向为前后方向；所述第二凹槽的圆弧边弧长小于第一凹槽的圆弧边弧长；
所述第一凹槽的顶面与第二凹槽的底面位于同一水平面以使得第一凹槽与第二凹槽相通；
所述显微镜固定台为圆饼状，如图6和图7所示，所述显微镜固定台直径与试样固定台直径相同，所述显微镜固定台下部设有与连接台第二凹槽尺寸匹配的第二凸台；所述第二凸台中央设有环形通孔贯穿显微镜固定台；
所述显微镜固定于显微镜固定台的环形通孔内；所述显微镜与环形通孔和矩形通孔同心。
工作原理如下：试样通过固定试样螺栓固定在载物台上，载物台如图8所示，限位弹簧把限位块压在载物台固定倒齿上，手动向上推动使试样到达指定高度。将显微镜放置于显微镜固定台中的圆孔内，旋转左右方向调节旋钮和旋转前后方向调节旋钮使压痕置于显微镜视界中，测量压痕直径，再将显微镜参照角度盘上的刻度旋转90°，测量压痕直径。两次测量结果的平均值为最终结果。测试完成后，通过挤压波杆压缩限位弹簧使载物台落下。旋转固定试样螺栓将试样取下。安装支架为外螺纹螺杆，旋转进入底部四个内螺纹孔，利用螺母与转台工作面紧固保持稳定。通过螺纹调节的方式可以调节装置水平。

Claims (5)

1.一种布氏硬度压痕测量装置，其特征在于：所述装置包括：显微镜、显微镜固定台、连接台、试样固定台和支架；
所述显微镜安装在显微镜固定台中央，所述显微镜固定台通过连接台安装在试样固定台上，所述试样固定台通过四根支架固定在桌面上；
所述试样固定台为圆饼状，所述试样固定台上部设有环形跑道状第一凸台，所述第一凸台截面形状为两条平行的直边和两条等径的圆弧边连接而成，所述第一凸台圆弧边直径与试样固定台直径相同，所述第一凸台直边方向为左右方向；所述第一凸台中部沿轴向设有矩形通孔贯穿试样固定台；
所述连接台为圆饼状，所述连接台直径与试样固定台直径相同，所述连接台下部设有与试样固定台第一凸台部分尺寸匹配的环形跑道状第一凹槽，
所述连接台上部设有环形跑道状第二凹槽，所述第二凹槽圆弧边直径与连接台直径相同，所述第二凹槽直边方向为前后方向；所述第二凹槽的圆弧边弧长小于第一凹槽的圆弧边弧长；
所述第一凹槽的顶面与第二凹槽的底面位于同一水平面以使得第一凹槽与第二凹槽相通；
所述显微镜固定台为圆饼状，所述显微镜固定台直径与试样固定台直径相同，所述显微镜固定台下部设有与连接台第二凹槽尺寸匹配的第二凸台；所述第二凸台中央设有环形通孔贯穿显微镜固定台；
所述显微镜固定于显微镜固定台的环形通孔内；所述显微镜与环形通孔和矩形通孔同心；
所述装置还包括载物台；所述载物台用于固定待测样品；
所述载物台包括：螺纹拨杆、载物台本体；所述载物台本体为与矩形通孔相配合的长方体状；所述载物台本体通过螺纹拨杆安装在桌面上，所述螺纹拨杆用于控制载物台本体上下移动；
所述试样固定台矩形通孔内宽边两侧壁上设有等间隔的齿，所述载物台还包括：两组限位弹簧和限位块；所述载物台本体宽边两侧设有第三凹槽，所述两组限位弹簧和限位块分别位于两侧第三凹槽内；限位弹簧一端连接第三凹槽底部，另一端连接限位块底部；限位块顶部为与齿形状互补的斜面状；所述限位块用于与矩形通孔内的齿配合对限位块本体进行限位；
所述试样固定台第一凸台两直边侧壁设有滑槽；所述连接台第一凹槽两直边侧壁上设有与滑槽相配合的滑轮，所述滑轮用于连接台相对于试样固定台左右滑动；
所述显微镜固定台第二凸台两直边侧壁设有滑槽；所述连接台第二凹槽两直边侧壁上设有与滑槽相配合的滑轮，所述滑轮用于显微镜固定台相对于连接台前后滑动。
2.根据权利要求1所述的一种布氏硬度压痕测量装置，其特征在于：所述齿的截面形状为直角三角形，齿的一条直角边与矩形通孔内侧壁固定，齿的另一条直角边水平，齿的斜面向下设置。
3.根据权利要求1所述的一种布氏硬度压痕测量装置，其特征在于：所述装置还包括左右方向滑动机构，所述左右方向滑动机构包括：左右方向调节齿条、左右方向调节杆；
所述试样固定台上端面前端设有与第一凸台直边平行的左右方向调节齿条；
所述连接台前端设有第一径向盲孔，第一径向盲孔底端通过第一轴向盲孔连通连接台下端面；所述左右方向调节杆设置在所述第一径向盲孔内，所述左右方向调节杆底部设有齿轮，所述齿轮与左右方向调节齿配合用于精确控制连接台相对于试样固定台左右移动。
4.根据权利要求1所述的一种布氏硬度压痕测量装置，其特征在于：所述装置还包括前后方向滑动机构，所述前后方向滑动机构包括：前后方向调节齿条、前后方向调节杆；
所述显微镜固定台下端面右侧设有与第二凸台直边平行的前后方向调节齿条；
所述连接台右端设有第二径向盲孔，第二径向盲孔底端通过第二轴向盲孔连通连接台上端面；所述前后方向调节杆设置在所述第二径向盲孔内，所述前后方向调节杆底部设有前后方向调节齿轮，所述前后方向调节齿轮与前后方向调节齿配合用于精确控制显微镜固定台相对于连接台前后移动。
5.根据权利要求1所述的一种布氏硬度压痕测量装置，其特征在于：所述载物台上设置有光源。
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