布氏硬度計

布氏硬度計是測量金屬布氏硬度的精密計量儀器。

布氏硬度計主要用於鑄鐵、鋼材、有色金屬及軟合金等材料的硬度測定,布氏硬度試驗是所有硬度試驗中壓痕最大的一種試驗法,它能反映出材料的綜合性能,不受試樣組織顯微偏析及成分不均勻的影響,所以它是一種精度較高的硬度試驗法。

布氏硬度計

產品概述

布氏硬度計可用於測試鑄件、鍛件、供貨狀態的鋼材、有色金屬及經過調質熱處理的半成品鋼鐵工件。這是一種可以在車間使用的攜帶型儀器,操作簡單,攜帶方便,可現場測試大型工件而不必取樣,可實現大型工件的逐件檢測。

布氏硬度計主要用於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關係。布氏硬度試驗還可用於有色金屬和軟鋼,採用小直徑球壓頭可以測量小尺寸和較薄材料。布氏硬度計多用於原材料和半成品的檢測,由於壓痕較大,一般不用於成品檢測。

布氏硬度試驗條件的選擇如同洛氏硬度試驗關於標尺的選擇一樣,布氏硬度試驗也要遇到試驗條件的選擇問題,即試驗力F和壓頭槌直徑D的選擇。這種選擇不是任意的,而是要遵循一定的規則,並且要注意試驗力和壓頭槌直徑的合理搭配,應用起來比洛氏硬度試驗略顯複雜。

原理

布氏硬度計的工作原理把一定直徑的鋼球,在一定試驗力作用下,以一定的速度壓入試樣表面,經規定的試驗力保持時間后卸除試驗力。以試樣壓痕球形表面積上的平均壓力來表示金屬的布氏硬度值。

技術要求

布氏硬度計是測量金屬布氏硬度的精密計量儀器,儘管布氏硬度計種類較多,構造各異,但必須滿足下述的技術要求。

1.布氏硬度計的結構應能滿足《金屬布氏硬度試驗方法》國家標準中對試驗規範的要求。

(1)布氏硬度計應配有上述標準要求的各種規格的球體壓頭。其允許的直徑公差、表面質量以及對球體的硬度要求見表。

(2)試驗時應可根據需要施加預定的試驗力或9.807~29420N(1~3000kgf)範圍內的試驗力。

(3)應能均勻平穩地施加試驗力,不得有衝擊和振動。試驗力施加時間為2~8s,並能根據試驗材料的性質選擇和控制試驗力保持時間。

2.布氏硬度計應滿足檢定規程的要求

(1)布氏硬度計的試驗力允許誤差應不大於±1.0%,變動度不大於1.0%。

(2)關於布氏硬度計的示值誤差和示值重複性的問題,布氏硬度計的示值誤差是指被檢硬度計顯示的硬度值與標準值之間的相對誤差。檢查時在標準塊上均勻分佈地測定5點,用5點算術平均值按下式計算其示值誤差。

式中——5點硬度算術平均值;H——標準硬度塊的硬度值。

布氏硬示值重複性的要求是為了保證硬度計的工作穩定性和減少試驗數據的分散性。硬度計運動部件產生較大摩擦或刀刃、刀墊鬆動及磨損、球體在壓頭套內固定不牢等,均會使示值變動度變大。另外,示值重複性還與標準塊的不均勻度有關。

硬度計示值誤差和示值重複性的要求見表。

一般情況下,布氏硬度計的檢定主要檢查其試驗力、示值誤差及示值重複性。當檢查不合格時,則應檢查其垂直度、同軸度、壓痕測量裝置及壓頭等。

特點

永久壓痕

採用3000kg試驗力,10mm球,壓出的壓痕可準確反映鑄鐵、鑄鋼、鍛件等粗大晶粒材料的真實硬度。測試后留下的永久性壓痕可以在任何時間重複檢驗。

真實準確

按照真實的布氏硬度試驗原理測試,與台式布氏硬度計原理相同,並非其他攜帶型儀器(例如里氏硬度計)得到的失真較大的換算值。

測試精確

試驗力校準精度為載荷的0.5%,硬度測試精度與台式機相同。

任意方向

沒有方向限制,可用於任意方向上的測量:包括上面,下面,側面,倒置等。

優點

布氏硬度試驗的優點是其硬度代表性好,由於通常採用的是10mm直徑球壓頭,3000Kg試驗力,其壓痕面積較大,能反映較大範圍內金屬各組成相綜合影響的平均值,面不受個別組成相及微小不均勻度的影響,因此特別適用於測定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料。它的試驗數據穩定,重現性好,精度高於洛氏,低於維氏。此外布氏硬度值與抗拉強度值之間存在較好的對應關係。

布氏硬度試驗的優點是硬度代表性好,布氏硬度試驗一般採用的硬質合金球壓頭直徑比較大試驗力可以高達3000kg,其壓痕面積比較大,能排除金屬材料微小池同內組成相的差異影響,全面反映出多晶體的金屬材料的綜合能的平均值,因此特別適用於灰鑄鐵、退火鋼,軸承合金等晶粒粗大的金屬材料的測定,試驗數據重複性好,結果也穩定。並且研究表明佰氏硬度值抗拉強度值之間存在較好的對應關係。

缺點

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複雜,測量操作和壓痕測量都比較費時,並且由於壓痕邊緣的凸起、凹陷或圓滑過渡都會使壓痕直徑的測量產生較大誤差,因此要求操作者具有熟練的試驗技術和豐富經驗,一般要求由專門的實驗員操作。

壓頭

通常分為Φ2.5mm,Φ5mm,Φ10mm和Φ1mm四種。

分類

大型硬度計

門式機架,大型可移動平台,最大移動距離1000mm;試件測試高度最大可達950mm;主軸橫向移動距離500mm;目前是國內最大的布氏硬度計特別適用於測定大型金屬零件的布氏硬度

錘擊硬度計

原理:錘擊布氏硬度計依靠錘擊方式向鋼球施加試驗力,鋼球在錘擊力的作用下瞬間壓入試樣,在試樣上留下壓痕,測出壓痕直徑,查表,即可得到布氏硬度值。

特點:

1.錘擊布氏硬度計操作簡單,攜帶方便,不用取樣,試驗速度快,對試樣表面要求低。

2.錘擊布氏硬度計採用布氏硬度試驗原理,將大直徑球壓頭壓入試樣表面,試驗面積較大,適於測試晶粒比較粗大的大型鑄鍛件。

3.錘擊布氏硬度計結構簡單,價格較低,是一種比較廉價的儀器。

4.錘擊布氏硬度檢測屬於衝擊式硬度試驗方法,鋼球的壓入瞬間完成,不能像標準布氏硬度試驗那樣,讓試驗力保持若干秒的時間,讓壓痕處的金屬實現充分的塑性變形,因此,錘擊布氏硬度計的測試精度要比台式布氏硬度計低。

5.錘擊布氏硬度計儘管屬於精度較低的衝擊式硬度試驗方法,但是它又屬於在各種硬度試驗方法中精度較高的布氏硬度試驗,與其他衝擊式硬度試驗方法相比(例如:肖氏硬度計、里氏硬度計)。對試驗結果的影響因素比較少,試驗結果比較穩定,測試值比較可靠。

6.錘擊布氏硬度計同台式布氏硬度計相同,測試後會在工件上留下一個在任何時候都可以重複檢驗的布氏硬度壓痕,當對試驗結果有懷疑或供需雙方發生分歧時可以再次檢驗布氏壓痕。這一點要優於里氏硬度計。

7.錘擊布氏硬度計要使用消耗品,每次測試都要有一定的成本,普通錘擊硬度計的消耗品是條形布氏硬度塊,一個硬度塊可以用幾十次。剪銷錘擊硬度計的消耗品是剪銷,每次測試消耗一支剪銷。錘擊布氏硬度計每次試驗的成本平均是幾毛錢。鑒於錘擊布氏硬度計主要用於測試大中型工件,這樣的成本一般可以接受。

測試範圍

便攜布氏硬度計與King布氏硬度計相同,出廠時可根據用戶要求選擇500kg、750kg、1000kg、1500kg、3000kg試驗力,選擇5mm、10mm球壓頭,可測試鋁合金、銅、銅合金、鋼、鐵等常見金屬材料。

布氏硬度(HB):是以一定的試驗力如:187.5kg250kg3000kg等載荷把用一定直徑的鋼球或硬質合金球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負荷與壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HBSHBW),單位為N/mm2。布氏硬度計,適合測量鑄鐵等高硬度材料的工件。在鋼管標準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,既直觀又方便。

故障排除

布氏硬度計在金屬鑒定工作中雖然是一種結構簡單、操作方便、準確率高的計量裝置,但是一旦其長期操作不當極容易造成檢驗硬度失准現象,給產品質量造成很大的影響,甚至產生重大不良後果。

1、測定的硬度值與標準硬度塊示值不一致

造成這種故障的原因及排除方法:

(1)硬度計安裝不水平,應將硬度計調至水平;

(2)鋼球表面不光潔或直徑超過允差,應用千分尺挑選合格的鋼球換上;

(3)壓痕測量裝置誤差偏大,應調整壓痕測量裝置的允許誤差,使其≤±0.5%;

(4)砝碼不能垂直放置,砝碼與硬度計后蓋擦靠,應檢查吊環是否掛在重點刀刃上,吊架吊杆是否平直,否則應將吊環掛於重點刀刃上,校直吊架吊杆;

(6)主軸與試台平台垂直度,主軸軸線與升降絲桿軸線同軸度超差,應分析視其情況進行主軸與試台平台垂直度、主軸軸線與升降絲桿軸線同軸度的調整。

2、載荷誤差超過±1.0%或不穩定

造成這種故障的原因及排除方法:

(1)力點刀刃鬆動,應調整力點刀刃並擰緊;

(2)力點刀刃和支點的磨損會不同程度地增載入荷誤差,應研修刀刃;

(3)載荷槓桿上的調整塊位置不適當,可根據情況向前或向後移動,調整合適后固定緊;

(4)壓縮彈簧鏽蝕,增大了與壓軸、主軸襯套的磨擦,應清洗生鏽部位並上防護油或更換之。

(5)加荷不平穩,有衝擊振動現象,應排除引起不平穩的因素。

3、按鍵開關按下,硬度計不動作,但有嗡嗡的電流聲

此種故障原因為電機缺相,應檢查電源是否正常,電源插頭是否插好,電纜線是否有斷路,電源開關是否完好,電機接線是否接牢,電機線圈是否燒壞一組以及換向開關觸點接觸是否良好等,應視其情況分別予以排除。

4、加荷速度不能控制在規定的時間內

加荷速度過快或過慢,主要是減速器用油粘度過小或過大,應清洗減速器,並更換減速器用油

5、硬度計反覆加卸載荷

造成這種故障的原因及排除方法:

(1)按鍵開關頂桿過長,轉向開關A、B觸點與A1、B1觸點不能脫開,應調節頂桿長度並固定之;

(2)換向開關安裝位置不當,活動擋板不能觸動換向開關上的銷子,造成換向開關不換向,應調整換向開關的安裝位置。

6、硬度計載荷全部加上時停機

此種故障原因為換向開關接觸點有燒傷、燒蝕現象,造成接觸點接觸不良,應對接觸點加以清理打磨或更換新的換向開關。