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现代硬度测试设备的新功能拓展

来源:搜狐    发布时间:2017-06-30 18:06   作者:文辉   

原标题:现代硬度测试设备的新功能拓展

现代硬度测试设备的新功能拓展

近年来,随着制造业飞速发展,对产品质量的要求不断提高,硬度测试作为评定金属材料力学性能最常用的技术,在数值检测准确性、自动化程度和操作便捷性等方面要求也不断提高,对硬度检测提出更高的技术标准要求,对硬度检测设备的功能配置要求也相应越来越高。

本文拟对硬度计在上述诸方面的功能拓展作一简要介绍,供有关检测人员参考。

现代硬度测试设备的新功能拓展

硬度法检测硬化层技术的性能拓展

表面热处理技术是汽车等重要机械零部件最常用的强化技术,常用表面热处理强化技术有渗碳、渗氮、碳氮共渗、表面感应淬火等。

硬度法检测硬化层技术包括表面硬度检测、渗层硬度梯度检测和硬化层深度测量等内容,检测标准规定对测试结果准确性要求高。

对零部件生产厂商而言,测试样品数量大,因此,准确、快速和高效地完成硬化层检测是硬度检测设备功能改进的重要内容。

1.全景相机低倍大视场和超大视场扫描拼接功能

当使用硬度法测试渗层厚度时,须快速、精准地找到起始点的位置。普通硬度计由于视野局限,往往要花费很长时间;而配备了全景相机的硬度计则可一目了然地、快速地找到硬度测试起始点的位置,实现快速、精准的定位(见图1)。

现代硬度测试设备的新功能拓展
现代硬度测试设备的新功能拓展

图1 某进口品牌硬度计全景相机功能

对于一些全景相机也无法涵盖的超大样品或一些复杂形状样品,具有扫描拼接功能的硬度计是一个不错的选择(见图2)。对于此类零件进行硬度测试时,测试点的位置多而复杂,如果无法看到样品全貌,定位测试点将是一个非常耗时间的操作,此时可以通过分区扫描拼接功能方便地获得样品全貌图像,见图3,从而轻松定位测试位置,大大提高工作效率。

现代硬度测试设备的新功能拓展

图2 扫描拼接图片示意图

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图3 经扫描拼接的焊接头金相照片

2.1000万像素彩色全景摄像头

配备1000万像素摄像头的高端硬度计,可提供更多的样品细节信息(见图4、5)。

现代硬度测试设备的新功能拓展

图4 黑白和彩色全景照片对比图

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图5 1.3M像素和10M像素视场图像效果对比示意图

3.归一化处理基体硬度的渗氮层测试功能

根据GB/T 11354,渗氮层深度为从试样表面测至基体维氏硬度值高50HV处的垂直距离。但是因为显微硬度值在高倍视场下小载荷测试获得,与常规的布氏硬度和洛氏硬度测试值比较显微组织差异影响大,硬度读数偏差较大。同一样品多个部位测试显微硬度梯度曲线时,不同基体硬度读数对准确有效判别样品整体渗层深度带来困惑。

一些新型硬度计附加功能可以在基体处(至少大于三倍渗层深度)测得多点硬度值,通过统计归一化处理获得基体硬度的平均值作为所有渗氮层测试曲线的基体硬度,可以排除轻载荷测试值误差,因此在多条不同氮化层硬度测试线上,读出渗层深度数值可靠,可以进行相对比较。详见图6。

当然,每条渗氮层测试线也可以使用各自的基体硬度值,以满足不同的测试要求。

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图6 二条渗氮层硬度梯度测试线共用同一基体硬度

4.样品表面水平平面度颜色标识

硬度测试过程中,要保证压头加载方向与样品表面呈垂直方向,否则可能导致测试结果不可靠。针对这一要求,一些新型高端硬度计的附加功能可根据样品表面水平平面度实现颜色标识效果,见图7和图8。这类软件同时具有压痕对称性判别功能,见图9和图10。

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图7 颜色标识功能下完善的水平平面

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图8 颜色标识功能下不平的表面

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图9 水平平面表面正常测试结果

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图10 压痕对角线偏差大于规定值标识(见右上角放大图)

5.高精度全自动XY坐标测试台

硬化层深全自动测试对测试台的精度要求较高,故一些新型硬度设备的自动测试台加入了光栅定位,有效保证了测试结果的准确性和可靠性。见图11。

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图11 光栅定位的自动XY试台

大批量样品测试功能

1. 多样品测试程序

为了进一步提高工作效率,一些新型硬度测试设备增加了多样品测试功能(见图12);而且,按照每个样品测试要求可以分别选用针对性的测试程序,大大节省了测试时间。

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图12 同时测试12个样品的硬度设备

2.模板功能

对于同一样品的大批量相同测试,某硬度测试设备设计了附加“模板”测试功能。当测量相同样品时,只需对齐工件的参考线和基准即可开始测试(见图13)。

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图13 某品牌硬度软件的模板功能

3.通过扫描条形码实现远程数据的输入

对于自动化程度较高的企业,希望从控制中心对硬度设备进行控制,例如指令数据的输入、样品信息的输入等。一些新型硬度设备增加扫描条形码的功能方式,将指令数据和试验计划从中心控制系统直接下载到硬度计上,这样避免人工输入样品信息的错误,提高效率。详见图14。

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图14 某品牌硬度软件的扫码功能

4.硬度测试数据连接及传递—PCI,Q-DAS&AMS

对于自动化程度较高的企业,希望硬度设备完成测试后,将测试数据直接上传至所用的软件当中,例如Q-DAS。针对越来越多的诸如此类的应用,一些高端硬度设备可以从上位机管理系统中得到所有的试验指令和计划,在试验完成后,连同试验结果一同发回管理系统。文件是开放的,可适应任何的系统(见图15)

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图15 某进口品牌硬度软件的数据连接功能

特殊硬度测试新功能

1.硬度分布2D/3D图

样品或样品某一局部区域硬度值的2D/3D分布图是非常有效的工具性指标,所以,有些硬度测试设备提供了2D分布图功能,少数硬度设备可同时提供2D和3D分布图功能(见图16)。

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图16 某进口品牌硬度计的2D/3D硬度分布测试功能

2.压头旋转功能

各种硬度测试标准都明确规定了压痕间距及压痕到样品边缘最小距离要求(见图17),对于硬脆的表面薄层,适合用努氏硬度技术测试。但是,一些形状复杂的镀层测试操作复杂,耗时耗力。

目前,某新型硬度计实现了具有专利技术的压头旋转功能,即根据样品轮廓压头可自动旋转保证所测压痕长对角线与镀层边缘平行,无需手动调整样品位置,防止手工操作误差,提高工作效率并有效保证测试位置一致,见图18。

现代硬度测试设备的新功能拓展

图17 ASTM E384压痕测试距离的要求

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图18 某品牌硬度计压头旋转功能

结束语

以上列举了目前一些高端品牌硬度计拓展开发的新型功能。随着技术的进步,会出现越来越多新的测试要求,硬度设备相应的先进测试功能也会随之出现,或者会出现新的测试方法。不管硬度设备如何发展,准确、高效、便捷是硬度测试技术发展之根本要求。

现代硬度测试设备的新功能拓展

选自:《理化检验—物理分册》 Vol.53 2017.6