洛氏硬度試驗(yàn)是1919年由美國人洛克威爾(S.P.Rockwell)和(H.M.Rockwell)發(fā)明并設(shè)計(jì),經(jīng)過不斷的完善成為了常用的硬度試驗(yàn)方法之一,適應(yīng)于金屬洛氏硬度的試驗(yàn),這種試驗(yàn)方法的特點(diǎn)是以測(cè)量壓痕深度的方法,在硬度計(jì)的表盤或數(shù)顯屏上直接讀取試樣的硬度值,方便、簡(jiǎn)潔、迅速、效率高;壓痕小,在零件的工作面上造成的損傷小,適合于成批零件的測(cè)試;洛氏硬度試驗(yàn)范圍廣。
1.洛氏硬度試驗(yàn)的原理
洛氏硬度(以HRC為例)的試驗(yàn)原理如圖1表示。為保證壓頭和試樣表明接觸良好,試驗(yàn)時(shí)首先施加一初始試驗(yàn)力(100N),在金屬表面得一壓痕深度t0,此時(shí)指針在表盤上位置指零(見圖1a),這也表明t0壓痕深度不計(jì)入硬度值。然后加上主試驗(yàn)力(1400N),壓頭壓人深度t1,表盤上指針以逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的刻度位置(見圖1b)。當(dāng)主試驗(yàn)力卸去后,總變形中的彈性變形部分將恢復(fù),壓頭將回升一段距離(t1-t)(見圖1c),這時(shí)金屬表面總變形中殘留下來的塑性變形部分即為壓痕深度t,而在表盤上順時(shí)針方向指針?biāo)肝恢茫创鞨RC硬度值。
2.洛氏硬度計(jì)的檢定
根據(jù)JJG112—2013《金屬洛氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》的要求,硬度計(jì)的檢定主要是針對(duì)影響金屬洛氏硬度測(cè)量值的幾個(gè)主要因素進(jìn)行的。主要有外觀檢定、主軸試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面垂直度的檢定、同軸度的檢定、試驗(yàn)力的檢定、壓痕測(cè)量裝置的檢定、壓頭的檢定、硬度計(jì)的示值誤差和重復(fù)性的檢定。根據(jù)JJG112—2013和ASTM E18(美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)要求,洛氏硬度計(jì)的檢定要在(10~35)℃或(50~90)℉內(nèi)的環(huán)境溫度下進(jìn)行。由于溫度的變化可影響檢定結(jié)果,所以,一定要在符合條件的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行試件的洛氏硬度檢定。
在ASTM E18(美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)洛氏硬度計(jì)的檢定提出了直接校驗(yàn)和間接校驗(yàn)的方法。直接校驗(yàn):?jiǎn)为?dú)校驗(yàn)試驗(yàn)力、硬度試驗(yàn)壓頭和測(cè)量設(shè)備。間接校驗(yàn):用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊方法進(jìn)行校驗(yàn)。同時(shí)說明新的設(shè)備或重新裝配的設(shè)備,在交付使用之前用直接校驗(yàn)的方法進(jìn)行初始檢查,工作中的設(shè)備可用任何一種方法檢查。
3.硬度計(jì)的常見故障及排除方法
在分析故障前我們認(rèn)識(shí)一下HR-150洛氏硬度計(jì)的結(jié)構(gòu)。如圖2所示。
一臺(tái)完整的硬度計(jì)應(yīng)該由機(jī)體、負(fù)荷機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、加卸荷控制機(jī)構(gòu)、測(cè)量指示機(jī)構(gòu)等組成。機(jī)體應(yīng)平穩(wěn)地安裝在固定的工作臺(tái)上。
HR-150型洛氏硬度計(jì)是吳忠材料試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)的機(jī)械杠桿式硬度計(jì),它的常見故障一般有負(fù)荷杠桿初始位置過高或過低,初試驗(yàn)力、總試驗(yàn)力不穩(wěn)或超差,加力時(shí)有沖擊現(xiàn)象,示值不穩(wěn)等多種問題,具體發(fā)生的現(xiàn)象列入附表,并分析故障原因,提出排除方法。
4.硬度計(jì)的維護(hù)
(1)洛氏硬度計(jì)應(yīng)安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上,并調(diào)至水平。附近應(yīng)無腐蝕性氣體和無振源。
(2)硬度計(jì)的負(fù)荷杠桿、升降絲杠、緩沖器及測(cè)量裝置均應(yīng)正常、靈活地運(yùn)轉(zhuǎn)。加、卸荷應(yīng)平穩(wěn),不應(yīng)有顫動(dòng)或卡死現(xiàn)象。
(3)檢查工作臺(tái)正面和側(cè)面及卡具,保證沒有損壞或外來物。電器裝置應(yīng)有良好的接地線,以防漏電傷人。
(4)硬度計(jì)使用前,應(yīng)按試驗(yàn)要求選擇相應(yīng)的壓頭,將壓頭用無酸汽油清洗后,裝入主軸襯套內(nèi)固定。固定時(shí)應(yīng)保持壓頭與主軸同心。
(5)所有工作平臺(tái)的基面和支撐面應(yīng)清潔光滑,且不應(yīng)有麻坑、大劃傷和外來物,工作平臺(tái)應(yīng)穩(wěn)固地安裝在絲杠上,不應(yīng)有晃動(dòng)。支撐面任何可觀察到的壓坑都會(huì)給薄材試驗(yàn)造成不準(zhǔn)確的結(jié)果。
(6)每班對(duì)金剛石壓頭進(jìn)行檢查,用讀數(shù)顯微鏡(×20倍)觀察壓頭形狀及表面是否有灰塵、贓物、油脂、氧化皮、崩裂和砂眼及明顯不符壓頭原形狀的變化,如有以上現(xiàn)象應(yīng)停止使用。如果壓頭為碳化鎢鋼球時(shí),球體表面應(yīng)拋光無缺陷,鋼球突出球套應(yīng)不小于鋼球直徑的三分之一。
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