CN206114449U - 一种布氏硬度压痕制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种布氏硬度压痕制备装置，包括工作台、与工作台相对设置的压头组件、杠杆组件及负荷加载组件，其中压头组件还包括力传感器，力传感器用于测量压头上的施加力；负荷加载组件包括电气控制系统、伺服电机及丝杠部件，丝杠部件包括丝杠及套接在丝杆上的丝母，丝杠部件将伺服电机的旋转运动转化为直线运动；杠杆组件与丝母连接；力传感器的输出端与电气控制系统的输入端连接，电气控制系统根据传感器的输出控制伺服电机的运转。本实用新型区别原有砝码(砝码+杠杆)加载结构，以力值传感器+控制系统取代砝码(砝码+杠杆)加载系统，有效提高了力值加载精度，提高了试验自动化程度，有效缩小了整机体积。

Description

一种布氏硬度压痕制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种布氏硬度压痕制备装置。

背景技术

布氏硬度试验是现代工业生产活动中广泛使用的金属材料试验方法，应用于金属材料热处理及毛坯材料硬度质量控制的各个环节。布氏硬度试验的质量直接关系到产品的最终质量。国家对布氏硬度试验的质量控制主要由布氏硬度计量体系完成。

简要流程为：

A：上级计量机关的布氏标准机。

B：由上级计量机关的布氏标准机制备的标准布氏硬度块(标准机对其赋值)

C：下级布氏硬度工作机使用标准布氏硬度块进行示值比对。

在此流程中：上级布氏标准机为保证精度，负荷实施采用砝码静重加载模式，优点是力值加载精度高，缺点是加载速度缓慢、整机体积庞大，导致标准布氏硬度块制备效率低下。下级布氏硬度工作机为提高试验效率，负荷实施采用砝码+杠杆模式，优点是加载速度提高、整机体积减小，缺点为丧失加载精度。

为解决上述问题：达到高精度与高效率相结合，设计者们做过不少改进及大胆尝试。但上述缺点是由其加载理论设计中的原生缺陷导致，不改变原有的砝码(砝码+杠杆)力值加载模式，兼顾精度与效率无法有效实现。

发明内容

为解决布氏硬度试验中高精度、高效率兼顾的技术问题，本实用新型提供一种布氏硬度压痕制备装置。

本实用新型的技术解决方案是：

本实用新型的布氏硬度压痕制备装置，包括工作台、与工作台相对设置的压头组件、杠杆组件及负荷加载组件，所述负荷加载组件通过杠杆组件施力于压头组件，所述压头组件包括压头，

其特殊之处在于：

所述压头组件还包括力传感器，所述力传感器用于测量压头上的施加力；

所述负荷加载组件包括电气控制系统、伺服电机及丝杠部件，

所述丝杠部件包括丝杠及套接在丝杆上的丝母，所述丝杠部件将伺服电机的旋转运动转化为直线运动；

所述杠杆组件与丝母连接；

所述力传感器的输出端与电气控制系统的输入端连接，所述电气控制系统根据传感器的输出控制伺服电机的运转。

以上为本实用新型的基本结构，基于该基本结构，本实用新型还做出以下优化限定：

为减少了传感器与压头中间的连接环节，基本做到刚性连接，确保力传感器所输出的力值信号与压头顶部所受到的力值数值相同且力值反应灵敏同步，提高控制系统对电机动作控制的准确性和及时性，本实用新型的力传感器设置在压头的上方与压头同轴串接，所述杠杆组件通过力传感器施加力于压头。

进一步的，本实用新型的杠杆组件通过浮动套与丝母连接。工作台为升降台，所述压头组件设置在工作台的正上方。伺服电机通过加卸荷减速器带动丝杠运转。这种连接是通过减速机带动滚轴丝杠，滚轴丝杠的转运可实现精密的转动，从而带动滚轴丝杠上的浮动套在丝杠轴向做位移精密的上下方向运动，最终实现浮动套拉动大杠杆通过一系列传动，实现压头的下降(加力)或上升(卸力)，配合控制系统对传感器信号做出判断控制，实现对压头力值的及时准确控制。

本实用新型与现有技术相比，优点是：

本实用新型区别原有砝码(砝码+杠杆)加载结构，以力值传感器+控制系统取代砝码(砝码+杠杆)加载系统，有效提高了力值加载精度，提高了试验自动化程度，有效缩小了整机体积。

附图说明

图1为布氏硬度制备装置结构图；

图2为压痕制备装置力值控制示意图。

其中附图标记为：1-机座、2-球形支点、3-杠杆支点、4-小杠杆、5-压轴、6-面板、8-衬套、9-护套、10-压头转换装置、11-力传感器、12—压头、13-工作台、14-升降丝杠、15-螺母、16-手轮、17-升降基座、18-螺母、19-升降减速器、20-加卸荷减速器、21-伺服电机(加卸荷)、22—升降电机、23-滚珠丝杠、24-后盖、25-丝母、26-浮动套、27-轴承座、29-大杠杆、30-吊环、31-弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选方式做详细说明。

如图1所示，本实用新型一种布氏硬度压痕制备装置，包括机架1、工作台13、压头组件、杠杆组件及负荷加载组件，负荷加载组件通过杠杆组件施力于压头组件，压头组件包括压头12及力传感器11，力传感器11与压头12同轴串接，杠杆组件通过力传感器11施加力于压头，力传感器11用于测量压头上的施加力。负荷加载组件包括电气控制系统、伺服电机21及丝杠部件，丝杠部件包括滚珠丝杠23及套接在丝杆上的丝母25，丝杠部件将伺服电机的旋转运动转化为直线运动。

杠杆组件包括大杠杆29及小杠杆4，大杠杆29的一端通过浮动套26与丝母25连接，大杠杆29的另一端铰接在机架1上，并通过吊环30与小杠杆4的一端连接，小杠杆4的另一端与杠杆支点3连接，杠杆支点3设置在机架1上，小杠杆的下端面设置有凹口。

压头组件包括由上至下依次同轴设置的压轴5、衬套8、压头转换装置10、力传感器11及压头12，压轴5的大端位于小杠杆4下端面的凹口处，压轴5的小端穿过衬套8抵住压头转换装置10，压轴5大端的端面与衬套8上端的端面之间设置有弹簧31。压头转换装置的功能是实现压头快速更换及传感器快速更换，在布氏硬度试验过程中，压头共有3种规格：Ф10、Ф5、Ф2.5；所施加的力值从最大3000kgf至最小62.5kgf，中间又有多种不同力值级别的应用，用1只传感器很难完成大小力值的精确控制。所以本装置中选用5000kgf传感器1只，500kgf传感器1只，配合不同规格的压头组合使用，达到力值精密控制的目的。连接方式：传感器上端与压轴下端通过螺纹连接，传感器下端通过工装与压头进行连接，这种连接是方便更换的.

根据试验需求，压轴所连接的传感器可进行不同规格之间的更换；各传感器下下端的压头可按要求进行不同规格间的更换。任何一次试验只使用1只传感器配合1种规格的压头，另1只传感器处于存放状态，更换时需同时切换传感器与PLC间的数据线。

力传感器11的输出端与电气控制系统的输入端连接，电气控制系统根据传感器的输出控制伺服电机的运转。

本实用新型整体机座采用钢板精密焊接完成，经过失效处理，保证较大加载力值时机构稳固。工作时通过转动升降丝杠14使工作面上升或下降；在工作台13放置好试样后，上升工作台使试样以一定力接触压头；点击控制面板设置压头大小及额定力值，并开始试验，加卸荷电机21工作，带动加卸荷减速器20工作，通过丝杠23拉动大杠杆29，大杠杆带动小杠杆4施加额定力于压头系统上，压头12与力传感器11串接，如图2所示，力传感器实时反应压头上实际所受力值并实时输出至电气控制系统，按程序加载(2～8)秒内加载到额定负荷，其加载过程中80％额定负荷前快速加载，加载至80％后进行缓慢加载(防止加载冲击产生过大压痕)，平稳到达额定负荷，按设定时间进行试验力保持。在加载及保载过程中出现塑性变形及弹性变形时，力传感器及时反馈信号，电气控制系统比较信号与设定的额定负荷差距是否为有效力值允差的80％，超过80％有效允差时输送指令给电机控制器，电机控制器实现正转或反转，通过加卸荷减速器升起或下降压头，从而达到精确补偿力值、保持力值平稳的效果。

Claims (5)

1.一种布氏硬度压痕制备装置，包括工作台、与工作台相对设置的压头组件、杠杆组件及负荷加载组件，所述负荷加载组件通过杠杆组件施力于压头组件，所述压头组件包括压头，

其特征在于：

所述压头组件还包括力传感器，所述力传感器用于测量压头上的施加力；

所述负荷加载组件包括电气控制系统、伺服电机及丝杠部件，

所述丝杠部件包括丝杠及套接在丝杆上的丝母，所述丝杠部件将伺服电机的旋转运动转化为直线运动；

所述杠杆组件与丝母连接；

所述力传感器的输出端与电气控制系统的输入端连接，所述电气控制系统根据传感器的输出控制伺服电机的运转。

2.根据权利要求1所述的布氏硬度压痕制备装置，其特征在于：所述力传感器与压头同轴串接，所述杠杆组件通过力传感器施加力于压头。

3.根据权利要求1所述的布氏硬度压痕制备装置，其特征在于：所述杠杆组件通过浮动套与丝母连接。

4.根据权利要求1所述的布氏硬度压痕制备装置，其特征在于：所述工作台为升降台，所述压头组件设置在工作台的正上方。

5.根据权利要求1所述的布氏硬度压痕制备装置，其特征在于：所述伺服电机通过加卸荷减速器带动丝杠运转。