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布氏硬度計工作原理及其使用注意事項

更新時間:2024-03-01      點擊次數(shù):836
1.布氏硬度計工作原理
   對直徑為D的硬質(zhì)合金球壓頭施加規(guī)定的試驗力,使壓頭壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定的保持時間后, 除去試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑d,布氏硬度用試驗力除以壓痕表面積的商來計算

2. 布氏硬度計的特點

   布氏硬度試驗的優(yōu)點是其硬度代表性好,由于通常采用的是10mm球壓頭,3000kg試驗力,其壓痕面積較大,能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相綜合影響的平均值,而不受個別組成相及微小不均勻度的影響,因此特別適用于測定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料。它的試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定,重現(xiàn)性好,精度高于洛氏,低于維氏。此外布氏硬度值與抗拉強度值之間存在較好的對應(yīng)關(guān)系。

   布氏硬度試驗的缺點是壓痕較大,成品檢驗有困難,試驗過程比洛氏硬度試驗復(fù)雜,要分別完成測量操作和壓痕測量,因此要求操作者具有一定的經(jīng)驗。

3. 布氏硬度計適用范圍  
   布氏硬度計主要用于組織不均勻的鍛鋼和鑄鐵的硬度測試,鍛鋼和灰鑄鐵的布氏硬度與拉伸試驗有著較好的對應(yīng)關(guān)系。布氏硬度試驗還可用于有色金屬、鋼材和經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理的半成品工件,采用小直徑球壓頭可以測量小尺寸和較薄材料。
   鑒于以上特點,布氏硬度計多用于原材料和半成品的檢測,由于壓痕較大,一般不用于成品檢測。

4. 布氏硬度試驗條件的選擇
   布氏硬度計的試驗原理可概括為:材料厚-大負荷-大鋼球-得到大的壓痕-得到最小的誤差結(jié)果
   同洛氏硬度試驗關(guān)于標尺的選擇一樣,布氏硬度試驗也要遇到試驗條件的選擇問題,即試驗力F和壓頭球直徑D的選擇。這種選擇不是任意的,而是要遵循一定的規(guī)則,并且要注意試驗力和壓頭球直徑的合理搭配,應(yīng)用起來比洛氏硬度試驗略顯復(fù)雜。
   布氏硬度試驗常用的試驗條件是采用10mm直徑的球壓頭,3000kg試驗力。這一條件能夠最大限度地體現(xiàn)布氏硬度的特點。但是由于試樣材質(zhì)不同,硬度不同,試樣大小,薄厚也不同,一種試驗力,一種壓頭自然不能滿足要求。在試驗力和壓頭球直徑的選擇方面需要遵循以下兩個規(guī)則:

 4.1 規(guī)則一,要使試驗力和球壓頭直徑的平方之比為一個常數(shù)。即
                   

 試驗力與壓頭球直徑平方之比在采用公斤力的舊標準中表示為,在采用牛頓力的新標準中表示為0.102

 測試鋼鐵材料,通常采用3000kg力,10mm球的試驗條件,有

  測量范圍為100~650HBW。根據(jù)相似律,采用750kg力,5mm球;187.5kg力,2.5mm球;1850kg力,7.26mm球時,K值都是30,測量范圍也都是100~650HBW,各種不同組合在測試同一試樣時,其硬度值應(yīng)該是相等的。    

 D是鋼球直徑

K 就是常數(shù),F(xiàn)是實驗力

K=

K必須是30   10  5  2.5

4.2 規(guī)則二 試驗后要使壓痕直徑處于以下范圍內(nèi)

0.24D≤d≤0.6D

 

d是得到的壓痕

D是鋼球直徑,

d=0.375D的時候硬度值是最準確的時候,越無限接近的時候越準確

布氏硬度試驗可選擇的0.102F/D²值為30、15、10、5、2.5、1共6種。標準GB/T231.1—2002中規(guī)定,對于鋼只有一種選擇,就是0.102F/D²=30,對于其他材料,根據(jù)其不同的硬度范圍,有2~3種0.102F/D²值可供選擇。

試樣厚度應(yīng)大于壓痕深度的8倍 ----這點很重要,是不能忽視的
   根據(jù)試樣的厚度和大小選擇壓頭直徑D和試驗力F,對于較厚、較大的試樣,應(yīng)盡量選用Ø10mm的壓頭和相應(yīng)的試驗力,因為這樣最能體現(xiàn)布氏硬度計的特點。對于較薄、較小的試樣,應(yīng)選用較小的壓頭和較小的試驗力。以保證滿足布氏硬度試驗關(guān)于“試樣厚度應(yīng)大于壓痕深度的8倍”的要求

   總結(jié)一下,布氏硬度的條件和原則總共四條

試樣厚度應(yīng)大于壓痕深度的8倍
                   0.24D≤d≤0.6D
K=F/D²  材料厚-大負荷-大鋼球-得到大的壓痕-得到最小的誤差結(jié)果

布氏硬度計的精度比洛氏硬度計的精度高

舉例說一下,1HRA差不多等于200HB

洛氏硬度計的誤差加減一度的時候,相當于布氏硬度的200度左右

5.布氏硬度計 安裝及調(diào)整

1、打開外包裝將硬度計應(yīng)放置在干燥、清潔、無震動及腐蝕性介質(zhì)的室內(nèi)。硬度計的基礎(chǔ)應(yīng)堅固平坦,其高度約為500mm左右并留有保證人工加卸砝碼的場所,臺子上應(yīng)留有供絲杠升降穿過的孔(約10mm)。然后將準確度為0.2mm/m的水平儀放置在本機的大平工作臺上,調(diào)至水平即可。

2、通過漏電保護器將電源(220V)接入本機,檢查電源電壓(220V)能夠滿足本機性能及參數(shù)要求并接好接地線后方可通電試驗(電源保險絲為3A)

接地線往往被大家忽視,尤其在維氏硬度計的使用的時候,接地線很重要

3、安裝壓頭與試臺:
   按表1選擇壓頭20,并用無酸汽油清洗其球上附沾的防銹油,用棉花或質(zhì)地較軟的紗布擦拭干凈,裝入主軸孔內(nèi),旋轉(zhuǎn)緊定螺釘使其輕輕壓入壓頭固定桿之扁平處,然后將工作臺安裝在絲杠上。再將試樣平穩(wěn)、密合地安放在工作臺上。此時轉(zhuǎn)動手輪使試臺緩慢上升,試樣與壓頭接觸直至手輪與螺母產(chǎn)生相對滑動,最后將壓頭緊定螺釘壓緊于固定桿之扁平處。

4、選擇試驗力:
   選用的試驗力為1.839千牛(187.5Kgf)時,將砝碼吊架掛在大杠桿尾部刀刃上即可;若加上Φ120*26(62.5Kgf)的砝碼就形成2.452千牛(250Kgf)的試驗力;再加上一個Φ160*92(500Kgf)的砝碼便形成了7.355千牛(750Kgf)試驗力,再加上一個Φ160*55(250Kgf)的砝碼便形成了9.807千牛(1000Kgf)試驗力,再加上4個Φ160*92(500Kgf)的砝碼便形成了29.42千牛(3000Kgf)試驗力。

5、選擇試驗保持力保持時間:
   按表1選擇試驗力保持時間,按SET進入時間設(shè)置程序,按左側(cè)箭頭鍵向上滾動設(shè)置時間的十位數(shù),按右側(cè)箭頭鍵向上滾動設(shè)置時間的個位數(shù),確定后按SET鍵確認所設(shè)定的時間。

6、正式試驗以上工作準備就緒后,將工件放在工作臺上,轉(zhuǎn)動手輪使工件上升,當試樣與壓頭接觸并產(chǎn)生一定壓力,鋼球彈性定位器失效時,停止轉(zhuǎn)動手輪。按START鍵硬度計自動完成工作循環(huán)

實驗結(jié)束后,反向轉(zhuǎn)動手輪,取下試樣用隨機所帶的讀數(shù)顯微鏡測量試樣表面的壓痕直徑,將測量結(jié)果查附表

接下來說一下硬度計的檢查

1、用秒表檢查試驗力持續(xù)時間的準確性,試驗力持續(xù)時間允許誤差為:12±2、30±2、60±2秒。

2、示值誤差檢查,應(yīng)按標準布氏硬度塊上標注的條件進行。在標準塊表面不同位置上進行三次硬度試驗,取其算術(shù)平均值,該值與標準塊標稱值之差,除以標準塊標稱值之商不應(yīng)超過±3%。否則需用標準測力儀器來檢查硬度計的試驗力是否正確,其試驗力允許誤差為±1%,或者檢查壓頭球是否有缺陷或變形等。

3、定期檢查手輪定位器產(chǎn)生的壓力,此力須完全能克服壓軸之彈簧的壓力。具體方法,取下砝碼及吊架,轉(zhuǎn)動手輪使絲杠上升彈性定位器失效時,大杠桿應(yīng)能被頂起,加上砝碼吊架時大杠桿應(yīng)不能被頂起。重復(fù)幾次達到以上條件即可。
檢查周期可根據(jù)使用情況而定,一般為三個月較適宜

4、定期檢查球的直徑變化(根據(jù)使用情況最長不應(yīng)超過一個月),當球直徑2.5mm時,允許變差為±0.003mm;球直徑為5mm允許偏差為±0.004mm;球直徑為10mm時允許偏差為±0.005mm;球表面在5倍放大鏡下觀察時,應(yīng)無任何表面缺陷,球表面粗糙度Ra不應(yīng)大于0.05微米

   不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn),布氏硬度計有兩種標尺,HBS  HBW

HBS是鋼球壓頭,HBW是碳化壓頭,現(xiàn)在大家都說HB ,也就是碳化壓頭

鋼球壓頭已經(jīng)不再使用了

對于壓頭壽命來講,碳化鎢的會更久一些,硬度值會更準確一些

   接下來說一下維護和保養(yǎng)吧

1、硬度計摩擦表面每半月潤滑一次

2、硬度計實驗完畢后,應(yīng)套上防塵罩,以免灰塵進入機器內(nèi)部。

3、硬度計停止使用時,應(yīng)將砝碼與砝碼掛架取下來,搬運時應(yīng)注意不要碰觸杠桿,以免損壞機件

選擇布氏硬度計的選擇:

控制面板:強電與弱點相分離

這樣是為了 避免了相互干擾,避免了電流過大擊穿面板,提高了安全性與面板的使用壽命

換向開關(guān):接近感應(yīng)開關(guān)與大杠桿直接感應(yīng)換向

接近感應(yīng)開關(guān)的使用壽命長,接近開關(guān)位置固定與大杠桿直接感應(yīng)換向。

繼電器:大功率固態(tài)繼電器

功率大,功耗低,無觸點、無火花,控制與被控制的隔離度高,便于與電子電路直接連接。使用壽命長

機械結(jié)構(gòu) :大扭矩永磁同步電機經(jīng)絲杠絲母傳送工作

噪音小

布氏硬度計在使用的過程中,操作是很簡單的,難點在選擇符合和壓頭上的

                                      

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