CN216208302U - 一种布氏硬度检测装置 - Google Patents

Abstract

一种布氏硬度检测装置，涉及钢材检测技术领域，所述检测装置用于检测柱形工件，包括：夹持机构，所述夹持机构能够对所述柱形工件进行夹持；硬度计，所述硬度计能够在所述柱形工件的外表面上刻入刻痕；读数显微镜，所述读数显微镜用于对所述刻痕进行测量并读出数值；龙门架，所述硬度计和所述读数显微镜均与所述龙门架的输出端连接，所述龙门架的输出端能够沿垂直于所述柱形工件的轴线的方向移动，本实用新型的技术方案实现了全自动检测钢管及棒材的硬度，且接测结果较人工检测更为准确，从而减少了检测误差，降低了人员成本。

Description

一种布氏硬度检测装置

技术领域

本实用新型涉及钢材检测技术领域，特别涉及一种布氏硬度检测装置。

背景技术

布氏硬度因与强度性能匹配程度高，操作简单快捷，对检测材料损失小(相对于强渡检验)等优点，逐步代替强度检验，广泛应用于高端无缝钢管及棒材的现场逐支表面硬度检验。目前多数工厂使用人工离线检验，存在人工修磨、检验及度数误差，降低检测结果的准确性，同时也增加人工成本，增加企业负担。为了提高检验精度，部分工厂通过取样到实验室检验布氏硬度，但是效率低下，同时取样会损耗材料，造成浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种布氏硬度检测装置，实现了钢材硬度检测的自动化。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种布氏硬度检测装置，所述检测装置用于检测柱形工件，包括：夹持机构，所述夹持机构能够对所述柱形工件进行夹持；硬度计，所述硬度计能够在所述柱形工件的外表面上刻入刻痕；读数显微镜，所述读数显微镜用于对所述刻痕进行测量并读出数值；龙门架，所述硬度计和所述读数显微镜均与所述龙门架的输出端连接，所述龙门架的输出端能够沿垂直于所述柱形工件的轴线的方向移动。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，还包括辊道，所述辊道能够将所述柱形工件的一端运送至所述夹持机构，且所述柱形工件能够沿所述柱形工件的轴线方向移动。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，还包括3D扫描装置，所述3D扫描装置设于龙门架上，所述3D扫描装置能够对所述柱形工件进行扫描，确认所述柱形工件的端部质量。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，还包括削铣装置，所述削铣装置设于所述龙门架的输出端上，根据所述3D扫描装置确认的所述柱形工件的端部质量，所述削铣装置能够对所述柱形工件的外表面进行削铣。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，还包括第一测距仪，所述第一测距仪与所述龙门架的输出端连接，所述硬度计、所述读数显微镜、所述削铣装置和所述第一测距仪均位于同一水平面，所述第一测距仪用于测量所述硬度计、所述读数显微镜和所述削铣装置三者相互之间的距离，所述硬度计位于所述读数显微镜与所述削铣装置之间，所述第一测距仪位于所述硬度计与所述削铣装置之间。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，还包括平台和第二测距仪，所述第二测距仪和所述辊道均设于所述平台上，所述第二测距仪能够测量所述柱形工件的长度。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，还包括挡头，所述挡头位于所述夹持机构远离所述辊道的一侧，所述挡头能够沿所述柱形工件的长度方向移动，所述柱形工件与所述夹持机构的相对位置随着所述挡头的移动而变化。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，还包括油缸，所述油缸设于所述平台上，所述油缸的输出端与所述辊道相连接，所述油缸能够顶起所述柱形工件使所述柱形工件实现转动至指定检测位置。

进一步地，在上述的一种布氏硬度检测装置中，所述夹持机构包括两个夹持臂，两个所述夹持臂之间的最大距离大于所述柱形工件的直径。

分析可知，本实用新型公开一种布氏硬度检测装置，本实用新型的技术方案实现了全自动检测钢管及棒材的硬度，且接测结果较人工检测更为准确，从而减少了检测误差，降低了人员成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1本实用新型一实施例的一种布氏硬度检测装置的辊道的结构示意图。

图2本实用新型一实施例的一种布氏硬度检测装置的辊道的结构主视示意图。

附图标记说明：1硬度计；2读数显微镜；3削铣装置；4第一测距仪；5辊道；6第二测距仪；7挡头；8油缸；9夹紧机构；103D扫描装置；11柱形工件；12龙门架。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1至图2所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种布氏硬度检测装置，检测装置用于检测柱形工件11，包括：夹持机构，夹持机构能够对柱形工件11进行夹持；硬度计1，硬度计1能够在柱形工件11的外表面上刻入刻痕，读数显微镜2，读数显微镜2用于对刻痕进行测量并读出数值；龙门架12，硬度计1和读数显微镜2均与龙门架12的输出端连接，龙门架12的输出端能够沿垂直于柱形工件11的轴线的方向移动。布氏硬度即用一定大小的载荷把直径为D的硬质合金球压入被测金属材料的表面，保持一段时间后卸除载荷。载荷P与压痕表面积F的比值即为布氏硬度HB。一般来说，以下因素影响硬度监测结果：人工修磨时，因修磨深度、平整度、光洁度等差异，直接影响硬度度数的准确性；人工操作布氏硬度计1因下压角度与被测试实物不一致，可能造成硬度值失真；人工度数压痕直径存在疲劳和主观判断边缘的误差问题；3D扫描装置10能够通过图样对比及自学习，成功识别柱形工件11的端部质量(平头、毛头、飞边、毛刺等)，为确定硬度检验时端部的位置做准备。

优选地，还包括辊道5，辊道5能够将柱形工件11的一端运送至夹持机构，且柱形工件11能够沿柱形工件11的轴线方向移动。

优选地，3D扫描装置10，3D扫描装置10设于龙门架12上，3D扫描装置10能够对柱形工件11进行扫描，确认柱形工件11的端部质量。

优选地，还包括削铣装置3，削铣装置3设于龙门架12的输出端上，根据3D扫描装置10确认的柱形工件11的端部质量，削铣装置3能够对柱形工件11的外表面进行削铣，本装置检测的柱形工件11主要为钢管及棒材，因为钢管及棒材在加工完成后其外表面不可避免的会存在毛刺，因此通过削铣装置3能够去除柱形工件11外表面的瑕疵，通过3D扫描装置10能够确认削铣装置3对柱形工件11的削铣程度，确保充分除柱形工件11表面脱碳等缺陷对硬度值的影响。

优选地，还包括第一测距仪4，第一测距仪4与龙门架12的输出端连接，硬度计1、读数显微镜2、削铣装置3和第一测距仪4均位于同一水平面，第一测距仪4用于测量硬度计1、读数显微镜2和削铣装置3三者相互之间的距离，硬度计1位于读数显微镜2与削铣装置3之间，第一测距仪4位于硬度计1与削铣装置3之间。

优选地，还包括平台和第二测距仪6，第二测距仪6和辊道5均设于平台上，平台和第二测距仪6呈90°交叉，第二测距仪6能够测量柱形工件11的长度，通过第二测距仪6能够检测来料长度(柱形工件11)，通过长度反馈确定柱形工件11的检验位置(距离端部的长度)，防止硬度检验后柱形工件11长度不足。

优选地，还包括挡头7，挡头7位于夹持机构远离辊道5的一侧，挡头7能够沿柱形工件11的长度方向移动，柱形工件11与夹持机构的相对位置随着挡头7的移动而变化。

优选地，还包括油缸8，油缸8设于平台上，油缸8的输出端与辊道5相连接，油缸8顶起柱形工件11使柱形工件11实现转动至指定检测位置，通过辊道5驱动柱形工件11旋转，实现对整个柱形工件11圆周方向上任意位置检验硬度的功能。

优选地，夹持机构包括两个夹持臂，两个夹持臂之间的最大距离大于柱形工件11的直径。

本实用新型具有以下功能：自动测长功能：本实用新型在硬度检测前的辊道5安装第二测距仪6，逐支检测来料长度，通过长度反馈确定硬度检验位置(距离端部长度)，防止硬度检验后的材料短尺。钢管及棒材端部3D扫描技术：硬度检验前安装端部3D扫描设备，通过图样对比及自学习，成功识别端部质量(平头、毛头、飞边、毛刺等)，为硬度检验的端部位置确定做准备。自动修磨功能：根据来料的直径，自动选择修磨的深度，确保充分除去表面脱碳等缺陷对硬度值得影响。360°无死角硬度检测：本实用新型增加了能够旋转的辊道。实现整个圆周方向任意位置检验硬度功能。全自动硬度检验过程：硬度计1检验过程(施加压力过程)中全程监控，保压时间、卸载等自动控制。压痕度数自动判定：自动扫描检测压痕直径，直接读出硬度值，能够对来料硬度进行自动判定。

本实用新型的具体使用步骤如下：将硬度计1、读数显微镜2、削铣装置3、测距仪安装在同一水平面，并测量硬度计1、读数显微镜2和削铣装置3三者之间距离，三者固定在一个龙门架12上。首先钢材通过辊道5输送并通过第二测距仪6测量长度，通过3D扫描装置10确认柱形工件11的端部质量，根据柱形工件11的端部质量与预设的数据库进行数据分析后通过挡头7的伸缩长度可确定距柱形工件11的端部的检验位置，防止柱形工件11的毛头缺陷影响区域，当完成定位后可通过油缸8顶控制辊道5使柱形工件11转动至指定的检测位置，实现定位后油缸8下降，并通过夹紧机构9固定待检验柱形工件11，通过3D扫描装置10计算出预设的削铣深度，通过测距和预设的削铣深度计算出削铣装置3下降高度完成自动削铣。根据硬度计1、读数显微镜2、削铣装置3之间的位置顺序，依次完成下压、检测和读数，最终完成检验，同时生成电子版记录。通过预设的硬度范围，分辨出检测结果是否满足该范围，可实现分类收集。同时可以配置具有打标功能的设备，从而将硬度值标记在钢管表面。硬度计1的硬质合金球直径D可根据壁厚合理选用硬度计1淬火钢球直径、载荷大小(实验力)、保压时间防止柱形工件11压力过大造成柱形工件11压瘪从而使硬度失真。

当柱形工件11为钢管时的检测过程示例：选择159*40mm规格管材，将来料卡号、钢种、规格、交货长度8000mm，硬度范围290-330HBW输入系统后开始作业。通过辊道5传输的过程中检测出来料实际长度8563mm，保护长度100mm，计算出可检测硬度端余量463mm，当传送至挡头7处通过3D扫描设备扫描出端部形状，根据钢管端部毛头影响阻挡位挡头7伸出将硬度检测点确认在距离端部200mm位置，通过来料规(主要受壁厚影响)格确认修磨深度在1.6mm。依次完成修磨、检测、扫描硬度痕读出硬度值在306HBW，将硬度值和编号通过激光打印在压痕附近，同时在后台保存扫描相片便于追踪(若要求一端检验两个面硬度，可自动将钢管抬起旋转180°后重新修磨、检测、扫描)满足290-330HBW范围。检验完后退出钢管，将钢管输送至合格料框。(若不合格则输送至待确认料框)硬度检验完询问是否打印纸质版记录，点确认后直接打印。后期通过系统输入卡号也可查询检验记录。

当柱形工件11为圆棒时的检测过程示例：选择180mm圆棒，将来料卡号、钢种、规格、交货长度5800mm，硬度范围260-310HBW输入系统后开始作业。通过辊道5输送过程中检测出来料实际长度6005mm，保护长度100mm，计算出可检测硬度端余量105mm，当传送至挡头7处通过3D扫描设备扫描出端部形状，根据端部毛头影响阻挡位挡头7伸出将硬度检测点确认在距离端部50mm位置，通过来料规格(棒材默认1.6-3.2mm)确认修磨深度在1.6mm。依次完成修磨、检测、扫描硬度痕读出硬度值在296HBW。将硬度值和编号通过激光打印在压痕附近，同时在后台保存扫描相片便于追踪(若要求一端检验两个面硬度，可自动将圆棒抬起旋转180°后重新修磨、检测、扫描)满足260-310HBW范围。检验完后退出圆棒，将圆棒输送至合格料框。(若不合格则输送至待确认料框)硬度检验完询问是否打印纸质版记录，点确认后直接打印。后期通过系统输入卡号也可查询检验记录。

表1检测结果对比表

检验材料	人工离线硬验(HBW)	实验室检验(HBW)	全自动硬度检(HBW)
				硬度试块(高363HBW)	361、363	363、365	361、363
硬度试块(低207HBW)	209、207	206、208	205、207
				材料A(20MnTiB、规格200*20mm)	335、321、348、325	342、335、338、348	341、245、338、334
材料B(27SiMn、规格180*30mm)	277、265、285、290	280、285、278、285	282、280、279、285
				材料C(42CrMo、规格110*22mm)	223、235、217、245	222、231、235、230	230、222、225、230

人工检测结果与使用本装置检测的结果的对比，请参阅表1，其中硬度试块为行业标准试块，专门用于硬度计1使用前的校准工作；材料A、B、C为生产现场材料，检验同一外表面圆周四个方向的硬度值。

从上表1可以看出，使用标准试块检验，三种硬度检验波动基本一致，但是应用于现场检验时，实验室检验和全自动硬度检验波动基本一致，并明显小于人工离线检验。

表2作业方式对比表

作业方式

岗位人员/个

作业节拍/秒

修磨

打压

读数

记录

人工离线硬度检验

2

250

人工

人工

人工

人工

全自动硬度检验

0

150

自动

自动

自动

自动

人工检测的作业方式与使用本装置检测的作业方式对比，请参阅表2，从表2可以看出，本装置所实现的全自动硬度检验极大提高检验效率，优化作业人员，值得推广应用于钢管及棒材现场表面布氏硬度检验中。

本实用新型提供一种用于钢管和棒材现场生产的全自动表面布氏硬度检测装置，本实用新型在现有打磨、硬度检验、读数等基础上，通过组装并完善相关功能实现全自动功能，既能有效解决现场检验误差大的问题，也能弥补实验室检验效率低的缺陷。最终达到降低人员成本、减少材料损耗的目的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种布氏硬度检测装置，所述检测装置用于检测柱形工件，其特征在于，包括：

夹持机构，所述夹持机构能够对所述柱形工件进行夹持；

硬度计，所述硬度计能够在所述柱形工件的外表面上刻入刻痕；

读数显微镜，所述读数显微镜用于对所述刻痕进行测量并读出数值；

龙门架，所述硬度计和所述读数显微镜均与所述龙门架的输出端连接，所述龙门架的输出端能够沿垂直于所述柱形工件的轴线的方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，还包括辊道，所述辊道能够将所述柱形工件的一端运送至所述夹持机构，且所述柱形工件能够沿所述柱形工件的轴线方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，还包括3D扫描装置，所述3D扫描装置设于龙门架上，所述3D扫描装置能够对所述柱形工件进行扫描，确认所述柱形工件的端部质量。

4.根据权利要求3所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，还包括削铣装置，所述削铣装置设于所述龙门架的输出端上，根据所述3D扫描装置确认的所述柱形工件的端部质量，所述削铣装置能够对所述柱形工件的外表面进行削铣。

5.根据权利要求4所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，还包括第一测距仪，所述第一测距仪与所述龙门架的输出端连接，所述硬度计、所述读数显微镜、所述削铣装置和所述第一测距仪均位于同一水平面，所述第一测距仪用于测量所述硬度计、所述读数显微镜和所述削铣装置三者相互之间的距离，所述硬度计位于所述读数显微镜与所述削铣装置之间，所述第一测距仪位于所述硬度计与所述削铣装置之间。

6.根据权利要求2所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，还包括平台和第二测距仪，所述第二测距仪和所述辊道均设于所述平台上，所述第二测距仪能够测量所述柱形工件的长度。

7.根据权利要求2所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，还包括挡头，所述挡头位于所述夹持机构远离所述辊道的一侧，所述挡头能够沿所述柱形工件的长度方向移动，所述柱形工件与所述夹持机构的相对位置随着所述挡头的移动而变化。

8.根据权利要求6所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，还包括油缸，所述油缸设于所述平台上，所述油缸的输出端与所述辊道相连接，所述油缸能够顶起所述柱形工件使所述柱形工件实现转动至指定检测位置。

9.根据权利要求1所述的一种布氏硬度检测装置，其特征在于，所述夹持机构包括两个夹持臂，两个所述夹持臂之间的最大距离大于所述柱形工件的直径。

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