一、布氏硬度計(jì)原理
用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球,以規(guī)定的試驗(yàn)力壓入式樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,測(cè)量試樣表面的壓痕直徑。布氏硬度值是以試驗(yàn)力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm2(MPa)。
測(cè)定布氏硬度較準(zhǔn)確可靠,但一般HBS只適用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對(duì)于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中,布氏硬度用途zui廣,往往以壓痕直徑d來(lái)表示該材料的硬度,既直觀,又方便。
二、布氏硬度計(jì)的特點(diǎn):
布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是其硬度代表性好,由于通常采用的是10 mm直徑球壓頭,3000kg試驗(yàn)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(gè)別組成相及微小不均勻度的影響,因此特別適用于測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料。它的試驗(yàn)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(qiáng)度值之間存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是壓痕較大,成品檢驗(yàn)有困難,試驗(yàn)過(guò)程比洛氏硬度試驗(yàn)復(fù)雜,測(cè)量操作和壓痕測(cè)量都比較費(fèi)時(shí),并且由于壓痕邊緣的凸起、凹陷或圓滑過(guò)渡都會(huì)使壓痕直徑的測(cè)量產(chǎn)生較大誤差,因此要求操作者具有熟練的試驗(yàn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn),一般要求由專門的實(shí)驗(yàn)員操作。
三、布氏硬度計(jì)的應(yīng)用
布氏硬度計(jì)主要用于組織不均勻的鍛鋼和鑄鐵的硬度測(cè)試,鍛鋼和灰鑄鐵的布氏硬度與拉伸試驗(yàn)有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。布氏硬度試驗(yàn)還可用于有色金屬和軟鋼,采用小直徑球壓頭可以測(cè)量小尺寸和較薄材料。布氏硬度計(jì)多用于原材料和半成品的檢測(cè),由于壓痕較大,一般不用于成品檢測(cè)。
布氏硬度試驗(yàn)條件的選擇如同洛氏硬度試驗(yàn)關(guān)于標(biāo)尺的選擇一樣,布氏硬度試驗(yàn)也要遇到試驗(yàn)條件的選擇問(wèn)題,即試驗(yàn)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(yàn)力和壓頭球直徑的合理搭配,應(yīng)用起來(lái)比洛氏硬度試驗(yàn)略顯復(fù)雜。布氏硬度試驗(yàn)zui常用的試驗(yàn)條件是采用10mm直徑的球壓頭,3000kg試驗(yàn)力。這一條件zui能體現(xiàn)布氏硬度的特點(diǎn)。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(yàn)力,一種壓頭自然不能滿足要求。在試驗(yàn)力和壓頭球直徑的選擇方面需要遵循的規(guī)則有2個(gè)。
規(guī)則一:要使試驗(yàn)力和球壓頭直徑的平方之比為一個(gè)常數(shù)。即F/D2=F1/D12 = F2/D22 =K。這個(gè)規(guī)則來(lái)源于相似律。根據(jù)相似律,不同直徑的球壓頭D1、D2在不同的試驗(yàn)力F1、F2作用下壓入試樣表面,壓痕直徑d1、d2是不同的,但是只要壓入角相同,壓痕就具有相似性。這時(shí)試驗(yàn)力和壓頭球直徑的平方之比就是一個(gè)常數(shù)。在這種條件下,采用不同的試驗(yàn)力和不同直徑的球壓頭,在同一試樣上測(cè)得的硬度值是相同的,在不同的試樣上測(cè)得的硬度值是可以相互比較的。試驗(yàn)力與壓頭球直徑平方之比在采用公斤力的舊標(biāo)準(zhǔn)中表示為F/D2,在采用牛頓力的新標(biāo)準(zhǔn)中表示為0.102 F/D2。
規(guī)則二:試驗(yàn)后要使壓痕直徑處于以下范圍:0.24D < d < 0.6D。否則試驗(yàn)結(jié)果是無(wú)效的,應(yīng)選擇合適的試驗(yàn)力重新試驗(yàn)。人們大量試驗(yàn)表明:當(dāng)壓頭直徑在0.24D~0.6D之間時(shí),測(cè)得的硬度值與試驗(yàn)力大小無(wú)關(guān)。布氏硬度試驗(yàn)可選擇的試驗(yàn)力從3000kg到1kg大約有20個(gè)級(jí)別。
四、布氏硬度計(jì)的常見(jiàn)故障及維修方法
1、加荷速度不能控制在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)
加荷速度過(guò)快或過(guò)慢,主要是減速器用油粘度過(guò)小或過(guò)大,應(yīng)清洗減速器,并更換減速器用油。
2、按鍵開(kāi)關(guān)按下,硬度計(jì)不動(dòng)作,但有嗡嗡的電流聲
此種故障原因?yàn)殡姍C(jī)缺相,應(yīng)檢查電源是否正常,電源插頭是否插好,電纜線是否有斷路,電源開(kāi)關(guān)是否完好,電機(jī)接線是否接牢,電機(jī)線圈是否燒壞一組以及換向開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接觸是否良好等,應(yīng)視其情況分別予以排除。
3、布氏硬度計(jì)載荷全部加上時(shí)停機(jī)
此種故障原因?yàn)閾Q向開(kāi)關(guān)接觸點(diǎn)有燒傷、燒蝕現(xiàn)象,造成接觸點(diǎn)接觸不良,應(yīng)對(duì)接觸點(diǎn)加以清理打磨或更換新的換向開(kāi)關(guān)。
4、載荷誤差超過(guò)±1.0%或不穩(wěn)定
造成這種故障的原因及排除方法:(1)力點(diǎn)刀刃松動(dòng),應(yīng)調(diào)整力點(diǎn)刀刃并擰緊;(2)力點(diǎn)刀刃和支點(diǎn)的磨損會(huì)不同程度地增加載荷誤差,應(yīng)研修刀刃;(3)載荷杠桿上的調(diào)整塊位置不適當(dāng),可根據(jù)情況向前或向后移動(dòng),調(diào)整合適后固定緊;(4)壓縮彈簧銹蝕,增大了與、主軸襯套的摩擦,應(yīng)清洗生銹部位并上防護(hù)油或更換之。(5)加荷不平穩(wěn),有沖擊振動(dòng)現(xiàn)象,應(yīng)排除引起不平穩(wěn)的因素。
5、測(cè)定的硬度值與標(biāo)準(zhǔn)硬度塊示值不一致
造成這種故障的原因及排除方法:(1)布氏硬度計(jì)[color=#040d09]安裝不水平,應(yīng)將布氏硬度計(jì)[color=#040d09]調(diào)至水平;(2)鋼球表面不光潔或直徑超過(guò)允差,應(yīng)用千分尺挑選合格的鋼球換上;(3)壓痕測(cè)量裝置誤差偏大,應(yīng)調(diào)整壓痕測(cè)量裝置的允許誤差,使其≤±0.5%; (4)砝碼不能垂直放置,砝碼與硬度計(jì)后蓋擦靠,應(yīng)檢查吊環(huán)是否掛在重點(diǎn)刀刃上,吊架吊桿是否平直,否則應(yīng)將吊環(huán)掛于重點(diǎn)刀刃上,校直吊架吊桿;(5)主軸與試臺(tái)平臺(tái)垂直度,主軸軸線與升降絲桿軸線同軸度超差,應(yīng)分析視其情況進(jìn)行主軸與試臺(tái)平臺(tái)垂直度、主軸軸線與升降絲桿軸線同軸度的調(diào)整。
6、布氏硬度計(jì)反復(fù)加卸載荷
造成這種故障的原因及排除方法:(1)按鍵開(kāi)關(guān)頂桿過(guò)長(zhǎng),轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)A、B觸點(diǎn)與A1、B1觸點(diǎn)不能脫開(kāi),應(yīng)調(diào)節(jié)頂桿長(zhǎng)度并固定之;(2)換向開(kāi)關(guān)安裝位置不當(dāng),活動(dòng)擋板不能觸動(dòng)換向開(kāi)關(guān)上的銷子,造成換向開(kāi)關(guān)不換向,應(yīng)調(diào)整換向開(kāi)關(guān)的安裝位置。
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