磁力式硬度計(jì)產(chǎn)品介紹(2)
4. 中國(guó)生產(chǎn)的磁力式硬度計(jì)
機(jī)械式磁力硬度計(jì)
沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司從2008年開(kāi)始，先后研發(fā)了4種類(lèi)型的磁力式硬度計(jì)。其中最先研制的是PHR(PHBR)-100型磁力式洛氏（布洛）硬度計(jì)。如圖4所示。該儀器獲得了中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)為ZL200820231921.9。
圖4 中國(guó)生產(chǎn)的機(jī)械式磁力硬度計(jì)
該儀器的出現(xiàn)早于意大利產(chǎn)品，它創(chuàng)造性的采用了2個(gè)磁力吸盤(pán)實(shí)現(xiàn)將硬度測(cè)頭固定在鋼鐵工件上，這種結(jié)構(gòu)大大減輕了儀器重量。儀器主要由二個(gè)磁力吸盤(pán)和一個(gè)硬度測(cè)量頭構(gòu)成。硬度測(cè)量頭上有一個(gè)手輪加力機(jī)構(gòu)，一個(gè)指示表用于指示試驗(yàn)力值，一個(gè)安裝在加力主軸上的螺旋測(cè)微計(jì)用于精確測(cè)量壓痕深度，一個(gè)安裝在加力主軸上的讀數(shù)轂輪用于讀取洛氏硬度值。
洛氏硬度計(jì)的測(cè)量操作過(guò)程包括操作手輪施加初試驗(yàn)力、轂輪歸零、再用手輪施加總試驗(yàn)力、保持試驗(yàn)力、試驗(yàn)力退回到初試驗(yàn)力、讀取轂輪上的硬度值、卸除全部試驗(yàn)力等步驟。對(duì)于布氏硬度計(jì)，測(cè)量操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，只要換上2.5 mm的球壓頭，加力到187.5 kg，保持10秒鐘，卸除全部試驗(yàn)力，即可在工件上壓出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的布氏硬度壓痕，用儀器附帶的讀數(shù)顯微鏡讀出壓痕直徑，查表，即可得到工件的布氏硬度值。
這種磁力式硬度計(jì)其原理和測(cè)試精度都符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 230.2及GB/T 231.2，儀器可用于測(cè)試平面及曲面工件，最小測(cè)試平面面積是180 mm×60 mm，最小測(cè)試曲面直徑為50 mm。儀器分辨率為0.5 HR，儀器凈重4.7 kg。
該儀器測(cè)試操作不如意大利儀器簡(jiǎn)單，不能像單吸盤(pán)硬度計(jì)那樣測(cè)試工件邊緣，它最大的優(yōu)點(diǎn)是輕便，其重量不及意大利儀器的五分之一。
數(shù)顯磁力硬度計(jì)
2012年，沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司研發(fā)出了PHR（PHB、PHBR）-200型數(shù)顯磁力式硬度計(jì)，該儀器獲得了中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)為ZL201210065120.0，相應(yīng)的日本專(zhuān)利和美國(guó)專(zhuān)利已通過(guò)審查，即將獲得授權(quán)。這種儀器在世界上首次將旋轉(zhuǎn)編碼器和螺旋測(cè)微計(jì)相結(jié)合用于壓痕深度測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了壓痕深度測(cè)量的高精度和高分辨率。該儀器在世界上首次在便攜式硬度計(jì)上采用了先進(jìn)的測(cè)深法快速布氏硬度試驗(yàn)原理，可直接顯示布氏硬度值，大大簡(jiǎn)化了測(cè)量操作，提高了測(cè)量速度。無(wú)論是測(cè)試洛氏硬度還是布氏硬度，只要完成加力、保持、卸力、讀數(shù)4步操作即可快速完成硬度測(cè)試。
圖5 中國(guó)生產(chǎn)的數(shù)顯磁力硬度計(jì)
儀器主要由二個(gè)磁力吸盤(pán)和一個(gè)數(shù)顯硬度測(cè)量頭構(gòu)成，如圖5所示。在硬度測(cè)量頭上有一個(gè)手輪加力機(jī)構(gòu)、一個(gè)力傳感器、一個(gè)由旋轉(zhuǎn)編碼器和螺旋測(cè)微計(jì)構(gòu)成的壓痕深度測(cè)量機(jī)構(gòu)，一個(gè)單片機(jī)電子測(cè)量系統(tǒng)和一個(gè)數(shù)字顯示器。儀器可在車(chē)間和戶(hù)外的較寬范圍內(nèi)使用，使用環(huán)境溫度為0～50℃。
儀器原理、測(cè)試精度、最小測(cè)試面積、最小測(cè)試曲率都和機(jī)械式磁力硬度計(jì)相同。儀器可以隨時(shí)通過(guò)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)硬度塊校正測(cè)量誤差，保證儀器在長(zhǎng)期使用中保持較高的測(cè)量精度。儀器電源是三節(jié)五號(hào)電池，可以連續(xù)工作20小時(shí)，儀器凈重4.9kg。儀器有洛氏、布氏、布氏+洛氏、布氏+洛氏+測(cè)深布氏4種型號(hào)可供選擇。
單吸盤(pán)數(shù)顯磁力硬度計(jì)
圖6 中國(guó)生產(chǎn)的單吸盤(pán)數(shù)顯磁力硬度計(jì)
這是一種與意大利儀器結(jié)構(gòu)相近的磁力式硬度計(jì)，如圖6所示。儀器由磁力吸盤(pán)、硬度測(cè)量頭和位于磁力吸盤(pán)上邊的電子測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成，測(cè)量頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)與數(shù)顯磁力式硬度計(jì)相同。其性能及測(cè)量操作與數(shù)顯磁力式硬度計(jì)相近，重量低于意大利硬度計(jì)。
筆者作為磁力式硬度計(jì)的研發(fā)人員，在研發(fā)過(guò)程中體會(huì)到，采用單磁力吸盤(pán)結(jié)構(gòu)，在提供相同試驗(yàn)力的條件下，很難實(shí)現(xiàn)輕便化。從受力方式上分析，單磁力吸盤(pán)更容易在施力過(guò)程中被撬起，因此必須大大增加磁力吸盤(pán)的體積和重量，以便提供更大的磁吸力。這是單磁力吸盤(pán)結(jié)構(gòu)的固有缺陷。
磁力式液壓布氏硬度計(jì)
眾所周知，布氏硬度試驗(yàn)的最大優(yōu)點(diǎn)在于其代表性好，由于布氏壓痕較大，布氏硬度可反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相共同作用的結(jié)果，不受局部組織不均勻或粗大晶粒的影響。因此，如果可能，在布氏硬度測(cè)試時(shí)應(yīng)盡量選用大的試驗(yàn)力和大的球壓頭，球壓頭越大，測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確，重復(fù)性越好。例如測(cè)試組織不均勻、晶粒較大的灰鑄鐵工件就不允許采用2.5mm球、187.5Kg試驗(yàn)力的試驗(yàn)條件。
基于上述考慮及客戶(hù)的要求，沈陽(yáng)天星公司將便攜式液壓布氏硬度計(jì)的測(cè)量頭和兩個(gè)大型磁力吸盤(pán)相結(jié)合，研制了PHB--750型磁力式液壓布氏硬度計(jì)。如圖8所示。該儀器獲得了中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)為ZL。
圖7 中國(guó)生產(chǎn)的磁力式液壓布氏硬度計(jì)
儀器采用5mm球壓頭，750Kg試驗(yàn)力（在平板上的最大磁吸力達(dá)到1400Kg)，最小測(cè)試平面面積為290 mm×90 mm，最小測(cè)試曲面直徑為150 mm，儀器重量15.8 Kg。
儀器由于球直徑較大，對(duì)試驗(yàn)面的粗糙度要求不高，特別適于材質(zhì)不均勻的鑄鋼、鑄鐵零件，還適于測(cè)試大型鍛件，熱處理零件。