维氏压痕硬度测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种维氏压痕硬度测量系统，包括机壳；同步电机的输出轴连接杠杆，并控制杠杆实现试验力的加载、保持、卸载，杠杆一端与吊杆相连，另一端与压头相连，与吊杆相连的还有大砝码和砝码组，与大砝码相连的是高低档力切换，与砝码组相连的是变载组，变载组与手轮连接；实现平台上升或下降的升降组；承载着压头和物镜切换作用的转塔，在转塔上方设有大三通转换组件，第一端与测微目镜的通道相连，第二端与垂直光路相通采集压痕，第三端连接CCD采集组件，CCD采集组件采集图像传送到处理器进行处理。本实用新型的优点是实现了16档试验力可选；实现一机多用途的要求，实现自动化测量；精度高、速度快、操作方便、适用范围宽。
【专利说明】维氏压痕硬度测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种维氏压痕硬度测量系统，可测量金属和非金属材料的硬度，在测量硬度的基础上，还可以通过多档试验力的拟合分析，测量脆性材料的断裂韧性和残余应力。
【背景技术】
[0002]目前对材料的来料和出料检验主要是对材料制样后进行硬度、拉伸等力学性能试验，同时对一些脆性材料需要测试材料的断裂韧性和残余应力，这样就会产生测量硬度需要硬度计，测量断裂韧性需要试验机和采用专用的测量残余应力机器对材料进行测试分析，从而造成采购多种设备的价格高昂，在实验室的布置上占据大量的空间，需要学习不同机器的使用性能，需要在不同的机器上测试所需的数据，同时多种设备的应用在设备保养和维护上增加人力和物力成本，这些现状造成了小型企业无法承受的高昂费用，从而使这些检测项目相对不普及。
[0003]本维氏压痕硬度测量系统就是基于以上现状，实现了硬度、断裂韧性和残余应力可以在一台机器上测试，直接在一台机器上进行测试，为企业节省了大量的设备采购成本和维护成本，减少了操作人员的劳力，大大降低了企事业单位的检测成本。
[0004]在硬度测试方面:基于维氏硬度测试使用的是136度正四棱锥金刚石压头，在测试时不会像布氏硬度计那样在不同的试验力和球压头下会产生不同的压入角，而造成测试的布氏硬度值严格情况下在不同压入角时不可以直接进行比较，同时在高硬度时布氏和洛氏都很难测试，维氏硬度几乎涵盖了从很软到很硬的全部材料，因此维氏硬度计是目前使用最广泛的一类硬度计。维氏硬度值HV=0.1891XF/D2 (其中F为试验力，单位:牛，D为压痕对角线平均值，单位:mm)，在进行硬度测试时，根据材料的厚度和硬度选择不同的试验力，在材料能够承受的试验力下尽量选择大的试验力，大的试验力下压痕也大，从而在测量压痕对角线时人眼引起的误差占测量长度的相对误差就小，测量精度高，对薄型材料，试验力有不能太大，以免造成压头打穿试样而无法得到材料的真正硬度，因此选择合适的试验力进行测试在维氏硬度测试中非常重要。目前市场上在售的维氏硬度计试验力可选主要是6-8档试验力，在测试材料时，需要测试的材料可能是有很多种样式的材料，如从软到硬，从很薄的材料到比较厚的材料，这些材料在选择试验力时就需要有大的试验力可选范围，本维氏压痕硬度测量系统实现了 16档试验力，有lkgf(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)，充分满足在材料测试时试验力档位的选择问题，为提高材料硬度测试硬度解决了首要条件。
[0005]在断裂韧性和残余应力方面:避免了对台机器去测试断裂韧性和残余应力，通过多档试验力下对压痕的测试，进而在计算机软件上对多组数据拟合后分析出断裂韧性和残余应力，大大的提高了工作效率。实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种测量精度高，实现硬度、断裂韧性和残余应力在一台机器上测试的维氏压痕硬度测量系统。
[0007]为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种维氏压痕硬度测量系统，包括
[0008]承载所有零配件机构装载的一机壳；及
[0009]起到试验力传递作用的一杠杆，同步电机的输出轴连接杠杆，并控制杠杆实现试验力的加载、保持、卸载，杠杆一端与吊杆相连，另一端与在被测材料上进行压痕打压的压头相连，与吊杆相连的还有大砝码和砝码组，与大砝码相连的是高低档力切换，与砝码组相连的是变载组，变载组与手轮连接，手轮旋转控制变载组砝码架的动作使砝码组不同的砝码作用在吊杆上；及 [0010]实现平台上升或下降的升降组；以及
[0011 ] 承载着压头和物镜切换作用的转塔，在转塔上方设有大三通转换组件，第一端与测微目镜的通道相连，第二端与垂直光路相通采集压痕，第三端连接CCD采集组件，CCD采集组件采集图像传送到处理器进行处理。
[0012]本实用新型的优越功效在于:
[0013]I)在结构上实现了 16档试验力可选，实现了由传统的6-8档试验力可选的大幅跃升，解决了硬度测试时为提高测量精度首要的试验力选择问题；
[0014]2)实现硬度、断裂韧性和残余应力在同一台机器上进行测量，实现一机多用途的要求，实现自动化测量；
[0015]3)精度高、速度快、操作方便、适用范围宽和能批量检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]图2为图1的俯视图；
[0018]图3为图1的主视图；
[0019]图4为图1的剖析图；
[0020]图中标号说明
[0021]I一外壳；2—测微目镜；
[0022]3一压头；4一同步电机；
[0023]5—杠杆；6—大三通转换组件；
[0024]7—大破码；8—破码组；
[0025]9—吊杆；10—闻低档力切换；
[0026]11一手轮；12—变载组；
[0027]13—转塔；14一升降机；
[0028]15—显示屏。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。[0030]如图1-图4所示，本实用新型提供了一种维氏压痕硬度测量系统，包括:机壳I承载着所有零配件机构的装载；杠杆5起到试验力的传递作用，同步电机4的输出轴连接杠杆，同步电机4控制杠杆5实现试验力的加载、保持、卸载；杠杆5 —端与吊杆9相连，另一端与压头3相连，压头3在所分析的材料上进行压痕的打压，得出所需要分析的压痕，与吊杆9相连的有大砝码7和砝码组8，与大砝码7相连的是高低档力切换10，高低档力切换10通过凸轮控制大砝码7产生的试验力是否作用在吊杆9上而产生低档的8档试验力和高档的8档试验力，与砝码组8相连的是变载组12，变载组12与手轮11连接，手轮11旋转选择加载试验力大小，其控制变载组12砝码架的动作使砝码组8不同的砝码作用在吊杆9上，从而产生不同的8档试验力；升降组14实现所测工件在平台上的上升和下降，使工件调整到合适的压头打压位置；转塔13承载着压头3和物镜的切换作用，在压头3完成对工件的压痕打压后，转塔13实现把物镜转换到光路系统，使物镜和测微目镜2组成显微放大系统，实现在测微目镜2上对压痕进行长度测量，在转塔13上方设有大三通转换组件6，第一端与测微目镜2的通道相连，第二端与垂直光路相通采集压痕，第三端预留通道连接CCD采集组件，采集压痕到处理器供进行测量分析，实现了同时CCD采集组件自动采集和测微目镜人工对压痕进行测量，满足测量者的多种选择要求。如，对压痕的二个对角线进行测量，对在测微目镜上测量得到的测量数据和CCD采集组件自动采集得到的测量数据进行比对，在显示屏15上显示测量结果，节省了测试时间，大大的提高了测试效率。
[0031]本实用新型的工作过程:把试样放在工作台上，由加力系统控制用设定的136度正四棱锥金刚石压头对试样进行试验力的加载、保荷、卸载后在试样表面得到一个压痕，测微目镜2上测量压痕或观察金相组织，同时可以通过CCD采集组件采集图像传送至处理器进行图像采集及处理，对压痕直径进行测量等。在试验力的产生方面，采用了高低档力切换装置，通过凸轮装置控制大砝码产生的作用力是否作用在吊杆上，实现了高档和低档的各8档试验力共16档可选。本实用新型进行在各档试验力下的压痕相关数据进行拟合分析，进而得到脆性材料的断裂韧性和残余应力；
[0032]A、选择好试验力，将标准试块或试件安放在试台上，转动手轮11，使试台上升。眼睛接近测微目镜2观察，当试件离物镜下端(2?3)mm时，在测微目镜2的视场中心出现明亮光斑，说明已非常接近聚焦平面，这时应很缓慢转动升降手轮，直至在测微目镜2中观察到试件表面成像清晰，聚焦过程结束。观察金相组织就是选择好需要的物镜与测微目镜组合构成显微镜结构，调焦在测微目镜里就能够看到需要观察的。
[0033]B、按“启动”键开始加荷，同时屏幕下方的滚动条开始填充，加荷结束滚动条充满。同时发出“滴”的一声，滚动随之消失。注明:仪器发出滴的声音，表不加卸荷结束。
[0034]C、从测微目镜2观察压痕的成像，微调手轮11，直至压痕成像清晰为止，转动测微目镜2两边的鼓轮，使两条刻线内侧无限接近，即两刻线内侧之间透光逐渐处于有光、无光的临界状态下，按下〈清零 > 键，零位确定；移开测微目镜中的2条刻线测量压痕对角线长度，在水平和垂放方向测量2次；测量完成后在显示屏上显示硬度值。
【权利要求】
1.一种维氏压痕硬度测量系统，其特征在于:包括 承载所有零配件机构装载的一机壳；及起到试验力传递作用的一杠杆，同步电机的输出轴连接杠杆，并控制杠杆实现试验力的加载、保持、卸载，杠杆一端与吊杆相连，另一端与在被测材料上进行压痕打压的压头相连，与吊杆相连的是大砝码和砝码组，与大砝码相连的是高低档力切换，与砝码组相连的是变载组，变载组与手轮连接，手轮旋转控制变载组砝码架的动作使砝码组不同的砝码作用在吊杆上；及实现平台上升或下降的升降组；以及承载着压头和物镜切换作用的转塔，在转塔上方设有大三通转换组件，第一端与测微目镜的通道相连，第二端与垂直光路相通采集压痕，第三端连接CCD采集组件，CCD采集组件采集图像传送到处理器进行处理。
【文档编号】G01N3/42GK203519442SQ201320649001
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】尉贺文 申请人:上海研润光机科技有限公司