維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)，包括機殼；同步電機的輸出軸連接杠桿，并控制杠桿實現(xiàn)試驗力的加載、保持、卸載，杠桿一端與吊桿相連，另一端與壓頭相連，與吊桿相連的還有大砝碼和砝碼組，與大砝碼相連的是高低檔力切換，與砝碼組相連的是變載組，變載組與手輪連接；實現(xiàn)平臺上升或下降的升降組；承載著壓頭和物鏡切換作用的轉(zhuǎn)塔，在轉(zhuǎn)塔上方設(shè)有大三通轉(zhuǎn)換組件，第一端與測微目鏡的通道相連，第二端與垂直光路相通采集壓痕，第三端連接CCD采集組件，CCD采集組件采集圖像傳送到處理器進行處理。本實用新型的優(yōu)點是實現(xiàn)了16檔試驗力可選；實現(xiàn)一機多用途的要求，實現(xiàn)自動化測量；精度高、速度快、操作方便、適用范圍寬。
【專利說明】維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)，可測量金屬和非金屬材料的硬度，在測量硬度的基礎(chǔ)上，還可以通過多檔試驗力的擬合分析，測量脆性材料的斷裂韌性和殘余應(yīng)力。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對材料的來料和出料檢驗主要是對材料制樣后進行硬度、拉伸等力學性能試驗，同時對一些脆性材料需要測試材料的斷裂韌性和殘余應(yīng)力，這樣就會產(chǎn)生測量硬度需要硬度計，測量斷裂韌性需要試驗機和采用專用的測量殘余應(yīng)力機器對材料進行測試分析，從而造成采購多種設(shè)備的價格高昂，在實驗室的布置上占據(jù)大量的空間，需要學習不同機器的使用性能，需要在不同的機器上測試所需的數(shù)據(jù)，同時多種設(shè)備的應(yīng)用在設(shè)備保養(yǎng)和維護上增加人力和物力成本，這些現(xiàn)狀造成了小型企業(yè)無法承受的高昂費用，從而使這些檢測項目相對不普及。
[0003]本維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)就是基于以上現(xiàn)狀，實現(xiàn)了硬度、斷裂韌性和殘余應(yīng)力可以在一臺機器上測試，直接在一臺機器上進行測試，為企業(yè)節(jié)省了大量的設(shè)備采購成本和維護成本，減少了操作人員的勞力，大大降低了企事業(yè)單位的檢測成本。
[0004]在硬度測試方面:基于維氏硬度測試使用的是136度正四棱錐金剛石壓頭，在測試時不會像布氏硬度計那樣在不同的試驗力和球壓頭下會產(chǎn)生不同的壓入角，而造成測試的布氏硬度值嚴格情況下在不同壓入角時不可以直接進行比較，同時在高硬度時布氏和洛氏都很難測試，維氏硬度幾乎涵蓋了從很軟到很硬的全部材料，因此維氏硬度計是目前使用最廣泛的一類硬度計。維氏硬度值HV=0.1891XF/D2 (其中F為試驗力，單位:牛，D為壓痕對角線平均值，單位:mm)，在進行硬度測試時，根據(jù)材料的厚度和硬度選擇不同的試驗力，在材料能夠承受的試驗力下盡量選擇大的試驗力，大的試驗力下壓痕也大，從而在測量壓痕對角線時人眼引起的誤差占測量長度的相對誤差就小，測量精度高，對薄型材料，試驗力有不能太大，以免造成壓頭打穿試樣而無法得到材料的真正硬度，因此選擇合適的試驗力進行測試在維氏硬度測試中非常重要。目前市場上在售的維氏硬度計試驗力可選主要是6-8檔試驗力，在測試材料時，需要測試的材料可能是有很多種樣式的材料，如從軟到硬，從很薄的材料到比較厚的材料，這些材料在選擇試驗力時就需要有大的試驗力可選范圍，本維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)實現(xiàn)了 16檔試驗力，有l(wèi)kgf(HVl)、2kgf(HV2)、3kgf(HV3)、5kgf(HV5)、8kgf(HV8)、lOkgf(HV10)、13kgf(HV13)、15kgf(HV15)、16kgf(HV16)、17kgf(HV17)、18kgf(HV18)、20kgf (HV20)、23kgf(HV23)、25kgf (HV25)、28kgf(HV28)、30kgf(HV30)，充分滿足在材料測試時試驗力檔位的選擇問題，為提高材料硬度測試硬度解決了首要條件。
[0005]在斷裂韌性和殘余應(yīng)力方面:避免了對臺機器去測試斷裂韌性和殘余應(yīng)力，通過多檔試驗力下對壓痕的測試，進而在計算機軟件上對多組數(shù)據(jù)擬合后分析出斷裂韌性和殘余應(yīng)力，大大的提高了工作效率。實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是要提供一種測量精度高，實現(xiàn)硬度、斷裂韌性和殘余應(yīng)力在一臺機器上測試的維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)。
[0007]為了解決以上的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)，包括
[0008]承載所有零配件機構(gòu)裝載的一機殼；及
[0009]起到試驗力傳遞作用的一杠桿，同步電機的輸出軸連接杠桿，并控制杠桿實現(xiàn)試驗力的加載、保持、卸載，杠桿一端與吊桿相連，另一端與在被測材料上進行壓痕打壓的壓頭相連，與吊桿相連的還有大砝碼和砝碼組，與大砝碼相連的是高低檔力切換，與砝碼組相連的是變載組，變載組與手輪連接，手輪旋轉(zhuǎn)控制變載組砝碼架的動作使砝碼組不同的砝碼作用在吊桿上；及 [0010]實現(xiàn)平臺上升或下降的升降組；以及
[0011 ] 承載著壓頭和物鏡切換作用的轉(zhuǎn)塔，在轉(zhuǎn)塔上方設(shè)有大三通轉(zhuǎn)換組件，第一端與測微目鏡的通道相連，第二端與垂直光路相通采集壓痕，第三端連接CCD采集組件，CCD采集組件采集圖像傳送到處理器進行處理。
[0012]本實用新型的優(yōu)越功效在于:
[0013]I)在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了 16檔試驗力可選，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的6-8檔試驗力可選的大幅躍升，解決了硬度測試時為提高測量精度首要的試驗力選擇問題；
[0014]2)實現(xiàn)硬度、斷裂韌性和殘余應(yīng)力在同一臺機器上進行測量，實現(xiàn)一機多用途的要求，實現(xiàn)自動化測量；
[0015]3)精度高、速度快、操作方便、適用范圍寬和能批量檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1的俯視圖；
[0018]圖3為圖1的主視圖；
[0019]圖4為圖1的剖析圖；
[0020]圖中標號說明
[0021]I一外殼；2—測微目鏡；
[0022]3一壓頭；4一同步電機；
[0023]5—杠桿；6—大三通轉(zhuǎn)換組件；
[0024]7—大破碼；8—破碼組；
[0025]9—吊桿；10—聞低檔力切換；
[0026]11一手輪；12—變載組；
[0027]13—轉(zhuǎn)塔；14一升降機；
[0028]15—顯示屏。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。[0030]如圖1-圖4所示，本實用新型提供了一種維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)，包括:機殼I承載著所有零配件機構(gòu)的裝載；杠桿5起到試驗力的傳遞作用，同步電機4的輸出軸連接杠桿，同步電機4控制杠桿5實現(xiàn)試驗力的加載、保持、卸載；杠桿5 —端與吊桿9相連，另一端與壓頭3相連，壓頭3在所分析的材料上進行壓痕的打壓，得出所需要分析的壓痕，與吊桿9相連的有大砝碼7和砝碼組8，與大砝碼7相連的是高低檔力切換10，高低檔力切換10通過凸輪控制大砝碼7產(chǎn)生的試驗力是否作用在吊桿9上而產(chǎn)生低檔的8檔試驗力和高檔的8檔試驗力，與砝碼組8相連的是變載組12，變載組12與手輪11連接，手輪11旋轉(zhuǎn)選擇加載試驗力大小，其控制變載組12砝碼架的動作使砝碼組8不同的砝碼作用在吊桿9上，從而產(chǎn)生不同的8檔試驗力；升降組14實現(xiàn)所測工件在平臺上的上升和下降，使工件調(diào)整到合適的壓頭打壓位置；轉(zhuǎn)塔13承載著壓頭3和物鏡的切換作用，在壓頭3完成對工件的壓痕打壓后，轉(zhuǎn)塔13實現(xiàn)把物鏡轉(zhuǎn)換到光路系統(tǒng)，使物鏡和測微目鏡2組成顯微放大系統(tǒng)，實現(xiàn)在測微目鏡2上對壓痕進行長度測量，在轉(zhuǎn)塔13上方設(shè)有大三通轉(zhuǎn)換組件6，第一端與測微目鏡2的通道相連，第二端與垂直光路相通采集壓痕，第三端預留通道連接CCD采集組件，采集壓痕到處理器供進行測量分析，實現(xiàn)了同時CCD采集組件自動采集和測微目鏡人工對壓痕進行測量，滿足測量者的多種選擇要求。如，對壓痕的二個對角線進行測量，對在測微目鏡上測量得到的測量數(shù)據(jù)和CCD采集組件自動采集得到的測量數(shù)據(jù)進行比對，在顯示屏15上顯示測量結(jié)果，節(jié)省了測試時間，大大的提高了測試效率。
[0031]本實用新型的工作過程:把試樣放在工作臺上，由加力系統(tǒng)控制用設(shè)定的136度正四棱錐金剛石壓頭對試樣進行試驗力的加載、保荷、卸載后在試樣表面得到一個壓痕，測微目鏡2上測量壓痕或觀察金相組織，同時可以通過CCD采集組件采集圖像傳送至處理器進行圖像采集及處理，對壓痕直徑進行測量等。在試驗力的產(chǎn)生方面，采用了高低檔力切換裝置，通過凸輪裝置控制大砝碼產(chǎn)生的作用力是否作用在吊桿上，實現(xiàn)了高檔和低檔的各8檔試驗力共16檔可選。本實用新型進行在各檔試驗力下的壓痕相關(guān)數(shù)據(jù)進行擬合分析，進而得到脆性材料的斷裂韌性和殘余應(yīng)力；
[0032]A、選擇好試驗力，將標準試塊或試件安放在試臺上，轉(zhuǎn)動手輪11，使試臺上升。眼睛接近測微目鏡2觀察，當試件離物鏡下端(2?3)mm時，在測微目鏡2的視場中心出現(xiàn)明亮光斑，說明已非常接近聚焦平面，這時應(yīng)很緩慢轉(zhuǎn)動升降手輪，直至在測微目鏡2中觀察到試件表面成像清晰，聚焦過程結(jié)束。觀察金相組織就是選擇好需要的物鏡與測微目鏡組合構(gòu)成顯微鏡結(jié)構(gòu)，調(diào)焦在測微目鏡里就能夠看到需要觀察的。
[0033]B、按“啟動”鍵開始加荷，同時屏幕下方的滾動條開始填充，加荷結(jié)束滾動條充滿。同時發(fā)出“滴”的一聲，滾動隨之消失。注明:儀器發(fā)出滴的聲音，表不加卸荷結(jié)束。
[0034]C、從測微目鏡2觀察壓痕的成像，微調(diào)手輪11，直至壓痕成像清晰為止，轉(zhuǎn)動測微目鏡2兩邊的鼓輪，使兩條刻線內(nèi)側(cè)無限接近，即兩刻線內(nèi)側(cè)之間透光逐漸處于有光、無光的臨界狀態(tài)下，按下〈清零 > 鍵，零位確定；移開測微目鏡中的2條刻線測量壓痕對角線長度，在水平和垂放方向測量2次；測量完成后在顯示屏上顯示硬度值。
【權(quán)利要求】
1.一種維氏壓痕硬度測量系統(tǒng)，其特征在于:包括 承載所有零配件機構(gòu)裝載的一機殼；及起到試驗力傳遞作用的一杠桿，同步電機的輸出軸連接杠桿，并控制杠桿實現(xiàn)試驗力的加載、保持、卸載，杠桿一端與吊桿相連，另一端與在被測材料上進行壓痕打壓的壓頭相連，與吊桿相連的是大砝碼和砝碼組，與大砝碼相連的是高低檔力切換，與砝碼組相連的是變載組，變載組與手輪連接，手輪旋轉(zhuǎn)控制變載組砝碼架的動作使砝碼組不同的砝碼作用在吊桿上；及實現(xiàn)平臺上升或下降的升降組；以及承載著壓頭和物鏡切換作用的轉(zhuǎn)塔，在轉(zhuǎn)塔上方設(shè)有大三通轉(zhuǎn)換組件，第一端與測微目鏡的通道相連，第二端與垂直光路相通采集壓痕，第三端連接CCD采集組件，CCD采集組件采集圖像傳送到處理器進行處理。
【文檔編號】G01N3/42GK203519442SQ201320649001
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】尉賀文 申請人:上海研潤光機科技有限公司