布氏硬度計相關介紹

 布氏硬度計相關介紹

布氏硬度計原理
      用一定直徑的鋼球或硬質合金球，以規定的試驗力壓入式樣表面，經規定保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑。布氏硬度值是以試驗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）。
      測定布氏硬度較準確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中，布氏硬度用途zui廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。
                                                                    布氏硬度計的特點
      布氏硬度試驗的優點是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直徑球壓頭，3000kg試驗力，其壓痕面積較大，能反映較大范圍內金屬各組成相綜合影響的平均值，而不受個別組成相及微小不均勻度的影響，因此特別適用于測定灰鑄鐵、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，精度高于洛氏，低于維氏。此外布氏硬度值與抗拉強度值之間存在較好的對應關系。
      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復雜，測量操作和壓痕測量都比較費時，并且由于壓痕邊緣的凸起、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。
 布氏硬度計的應用
      布氏硬度計主要用于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系。布氏硬度試驗還可用于有色金屬和軟鋼，采用小直徑球壓頭可以測量小尺寸和較薄材料。布氏硬度計多用于原材料和半成品的檢測，由于壓痕較大，一般不用于成品檢測。
      布氏硬度試驗條件的選擇如同洛氏硬度試驗關于標尺的選擇一樣，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則，并且要注意試驗力和壓頭球直徑的合理搭配，應用起來比洛氏硬度試驗略顯復雜。布氏硬度試驗zui常用的試驗條件是采用10mm直徑的球壓頭，3000kg試驗力。這一條件zui能體現布氏硬度的特點。但是由于試樣材質不同，硬度不同，試樣大小，薄厚也不同，一種試驗力，一種壓頭自然不能滿足要求。在試驗力和壓頭球直徑的選擇方面需要遵循的規則有2個。
      規則一：要使試驗力和球壓頭直徑的平方之比為一個常數。即。這個規則來源于相似律。根據相似律，不同直徑的球壓頭D1、D2在不同的試驗力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。這時試驗力和壓頭球直徑的平方之比就是一個常數。在這種條件下，采用不同的試驗力和不同直徑的球壓頭，在同一試樣上測得的硬度值是相同的，在不同的試樣上測得的硬度值是可以相互比較的。試驗力與壓頭球直徑平方之比在采用公斤力的舊標準中表示為F/D2。在采用牛頓力的新標準中表示為0.102 F/D2。
      規則二：試驗后要使壓痕直徑處于以下范圍：0.24D < d < 0.6D。否則試驗結果是無效的,應選擇合適的試驗力重新試驗。人們的大量試驗表明，當壓頭直徑在0.24D~0.6D之間時，測得的硬度值與試驗力大小無關。布氏硬度試驗可選擇的試驗力從3000kg到1kg大約有20個級別
　　本檢定系統規定了布氏硬度計量基準器具和計量標準器具的用途、組成、計量特性和檢定程序，以及工作用計量器具的計量特性和檢定方法。

　　一、計量基準器具
　　1、 國家基準 
　　1.1國家基準的用途
　　國家基準用于布氏硬度單位的復現和保存。
　　1.2國家基準由下列計量器具組成：
　　A直接加荷式的硬度機，其試驗力誤差δ_f≤±0.1%，試驗力按下表見其構成。
　　B測量壓痕直徑的顯微鏡
　　顯微鏡標尺的刻度，對于用10和5mm直徑球壓頭打壓的壓痕應能讀到0.002mm；對用于等于和小于2.5mm直徑球壓頭打壓的壓痕應能讀到0.001mm。
　　顯微鏡任何兩刻線的讀數之差：
　　對于10和５mm直徑的球壓頭應到±0.002mm以內。
　　對于等于和小于2.5mm直徑的球壓頭應到±0.001mm以內
　　C壓頭
　　基準硬度機的壓頭有1，2，2.5，5，10mm五種鋼球和硬質合金球。其球的直徑誤差、硬度值、粗糙度應滿足下表要求。
　　1.3國家基準復現的布氏硬度范圍為
　　　　8--650HBS（W）
　　1.4國家基準的不確定度
　　對試驗力等于或大于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
　　　　δ≤0.5%　

　　對試驗力小于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
　　　　δ≤1.0% 
　　2、國家副基準
　　2.1國家副基準在全國復現布氏硬度單位的地位僅次于國家基準。
　　2.2組成國家副基準的全套計量器具的技術要求與國家基準相同。
　　2.3國家副基準復現布氏硬度范圍為
　　　　8--650HBS（W）
　　2.4國家副基準的不確定度
　　國家副基準的不確定度與國家基準的不確定度相等。
　　3、工作基準
　　3.1工作基準經與國家工準校準或比對，并經國家鑒定，在全國復現布氏硬度單位的地位僅在國家基準和副基準之下。
　　3.2工作基準復現布氏硬度范圍為
　　　　8--650HBS（W）
　　3.3工作基準的不確定度
　　對試驗力等于或大于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
　　　　δ≤0.7%
　　對試驗力小于1839N（187.5kgf）級的不確定度：
　　　　δ≤1.2%
　　4、比對
　　在規定條件下，對國家基準、副基準和工作基準之間的量值進行比較，這種比較將通過比對硬度塊實現。
　　比對硬度塊的允許誤差△為：
　　　　△≤±0.5%
　　比對硬度塊的均勻度U為：
　　29420N（2000kgf）時，
　　　　U≤±0.5%
　　小于29420N（3000kgf）時，
　　　　U≤±1.0%

　　二、計量標準器具
　　5、標準布氏硬度塊的示值誤差
　　標準布氏硬度塊經基準檢定，其示值誤差（傳遞誤差）為：
　　δ_標≤±1.5%；2.0%；3.0%
　　6、標準布氏硬度塊的均勻度U為：
　　30D₂　　HBS（W）10/3000/30　　　150-250　　U≤2.0%
　　　　　　HBS（W）5/750/30　　　　150-250　　U≤2.5% 
　　　　　　HBS（W）2.5/187.5/30　　150-250　　U≤3.0%
　　10D₂　　HBS（W）10/1000/30　　　75-125　　U≤3.0%
　　　　　　HBS（W）5/250/30　　　　75/125　　U≤3.0%
　　　　　　HBS（W）2.5/62.5/30　　　75-125　　U≤4.0%
　　2.5D₂　　HBS（W）2.5/15.6/60　　25-35　　　U≤5.0%
　　7、標準布氏硬度塊的穩定度
　　HBS（W）150-250時，應不大于1.0%
　　HBS（W）75-125時，應不大于1.5%
　　HBS（W）25-35時，應不大于3.0%

　　三、工作用計量器具
　　用符合JJG150-83金屬布氏硬度計檢定規程GB6269-86布氏硬度計技術條件中所規定的布氏硬度計作工作用計量器具。
　　工作用布氏硬度計示值誤差△為
　　　　△≤±3.0%

布氏硬度計因能測出試樣較大范圍的硬度值，因而廣泛應用于生產中對未經淬火鋼、鑄鐵、有色金屬及質地較軟的軸承合金等的布氏硬度值測定。本文以HB3000布氏硬度計為例，談談一些常見故障及排除方法。 

    1、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）力點刀刃松動，應調整力點刀刃并擰緊；（2）力點刀刃和支點的磨損會不同程度地增加載荷誤差，應研修刀刃；（3）載荷杠桿上的調整塊位置不適當，可根據情況向前或向后移動，調整合適后固定緊；（4）壓縮彈簧銹蝕，增大了與、主軸襯套的磨擦，應清洗生銹部位并上防護油或更換之。（5）加荷不平穩，有沖擊振動現象，應排除引起不平穩的因素。 

    2、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，并更換減速器用油。 

    3、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，吊架吊桿是否平直，否則應將吊環掛于重點刀刃上，校直吊架吊桿；（5）主軸與試臺平臺垂直度，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臺平臺垂直度、主軸軸線與升降絲桿軸線同軸度的調整。 

    4、硬度計反復加卸載荷 

    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，應調節頂桿長度并固定之；（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。 

    5、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。 

    6、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 

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