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QWI-082 HL sclerometer 里氏硬度计操作指导书_00

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10 “标准里氏硬度块”的使用说明 (45)

1 硬度计各部分名称 (1)

4 试件的预处理 (14)

目 录

3 里氏硬度计测试原理 (12)

2 硬度计性能及应用..................................................................(6) 5 使用与操作...........................................................................(18) 6 保养....................................................................................(34) 7 影响测试精度的几个问题.........................................................(35) 8 故障分析与维修 (40)

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1 硬度计各部分名称

1.1 主机与打印机

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1.充电插口

2.冲击装置插口

3. 打印机及纸仓

4. 主机

5.液晶屏

6.键盘

7.冲击装置

8.打印机开关

9.电源开关

1

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1.释放按钮

2.冲击装置插头

3.导线

4.加载套

5.导管

6.线圈部件

7.冲击体部件 8.支承环

3

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1.4 冲击装置技术参数

表1: 冲击装置技术参数一览表

冲击装置

D/DC/DL D+15 C G E(需进口) 冲击能量 冲击体质量 11mJ 5.5g DL:7.2g 11mJ 7.8g 2.7mJ 3g 90mJ 20g 11mJ 5.5g 球头: 硬度 直径 材料 1600HV 3mm 碳化钨 1600HV 3mm 碳化钨 1600HV 3mm 碳化钨 1600HV 5mm 碳化钨 5000HV 3mm 金刚石 冲击装置: 直径 长度 重量 20mm

147/86/202mm 85/60/100 g 20mm 162mm 80 g 20mm 141mm 75 g 30mm 254mm 255 g 20mm 155mm 80 g 试件最大硬度 940HV/950HV 940HV 1000HV 650HB 1200HV 试件表面:

(平均粗糙度Ra) 1.6μm 1.6μm 0.4μm 6.3μm 1.6μm 试件最小重量: 可直接测量 需稳定支撑

>5kg 2kg~5kg 0.1kg~2kg

>5kg 2kg~5kg 0.1kg~2kg

>1.5kg 0.5kg~1.5kg 0.02kg~0.5kg

>15kg 5kg~15kg 0.5kg~5kg

>5kg 2kg~5kg 0.1kg~2kg

5

冲击装置

D/DC/DL D+15 C G E(需进口)

需密实耦合 试件最小厚度: 密实耦合

硬化层最小厚度 5mm ≥0.8mm 5mm ≥0.8mm 1mm ≥0.2mm 10mm ≥1.2mm 5mm ≥0.8mm

球头压痕尺寸:

硬度 300HV 压痕直径 压痕深度 0.54mm 24μm 0.54mm 24μm 0.38mm 12μm 1.03mm 53μm 0.54mm 24μm 硬度 600HV

压痕直径 压痕深度

0.54mm 17μm

0.54mm 17μm

0.32mm 8μm

0.9mm 41μm

0.54mm 17μm

冲击装置 适用范围

DC 型测量孔或

圆柱筒内

DL 型测量细长

窄槽或孔

D+15型测量沟槽或凹入的表面

C 型测量小轻薄部件及表面硬化层 G 型测量大厚重及

表面较粗糙的铸锻

件 E 型测量硬度极高的材料

2 硬度计性能及应用

2.1 产品特点

本硬度计是一种先进的便携式硬度测试仪器,具有易携带、测试精度高、测量范围宽、操作方便并适用于所有常用金属等特点。因此可以广泛应用在石油、化工、机械、电子等各种行业。

(1)主机可配备7种不同冲击装置使用,更换时不需重新校准,自动识别冲击装置类型。 (2)可以显示测量值、平均值、日期、冲击方向、测试次数、测试材料、硬度制等信息。 (3)有充电指示及低压报警功能(灯光闪烁)。 (4)具有示值软校准功能。

(5)打印机可打印任意份数的测量结果。 (6)内置镍氢充电电池及充电控制电路。 (7)具有自动关机功能。 2.2 主要用途

——已安装的机械或永久性组装部件; ——模具型腔;

——直接测量大型或重型的试件;

——压力容器,汽轮发电机组及其它设备的失效分析;

——轴承及其它零件生产流水线;

——要求对测试结果有正规原始记录;

——金属材料仓库的材料区分;

2.3 主要技术参数

——外形尺寸:235mm×90mm×47mm

——误差:示值误差小于±6HLD(HLD=760±30时)

重复性误差小于6HLD(HLD=760±30时)

——工作温度:0℃~40℃

——工作电压:4.7V~6V

——电池:镍氢电池组 (充电时间约4小时)

——重量:约0.615kg (标准配置:主机+D型冲击装置)

2.4 主要功能

7

——自动识别冲击装置类型(D、DC、DL、D+15、C、G、E);

——可通过键盘输入测试日期及测试代号;

——可通过按键选择测试材料及测试方向;

——可实现六种硬度(HL、HRB、HRC、HB、HV、HS)间的相互转换及硬度与抗拉强度间的相互转换;

——可反复显示各次测试结果,并可手动删除误操作测试结果;

——全屏幕显示现场的测试状态及测试值;

——可打印任意份数的测试结果;

——自动检测电池电压,当电压低于额定值时,灯光闪烁报警;

——可随时输出仪器现场工作状态;

——可自动关机。

2.5 拟合软件

对于一些特殊材料的试样,用户可使用公司提供的专用软件做专用换算表。在实际生产中,使用的金属材料多种多样,由于里氏硬度计对材料的加工方式、材料的合金元素组成

9

敏感,而里氏硬度计芯片中储存的硬度换算表不可能都满足用户的需求,用户在测试中,材料合金元素组成的原因造成测试不准确的问题,可以使用拟合软件制作自己的专用硬度换算表。

2.6 测试及换算范围

适用范围见表2、表3 表2:

冲击装置

材料

硬度

制 D/DC

D+15 C G E DL HRC 17.9-68.5

19.3-67.920-69.5 21.9-70.5 20.6-68.2 HRB 59.6-99.5 47.7-99.9 HB 93-651 80-638 80-683 90-646 84-656 81-646 HV 83-976

80-937

80-996

84-1027 80-950 Steel and Cast

steel 钢和铸

HS 32.2-99.5

33.3-99.331.9-99.6

35.5-102.8

30.6-96.8

HRC 20.4-67.1 22.2-70.2 CWT、ST 合金工具钢 HV 80-898 83-1009 HB 93-334 92-326 GC.IRON 灰铸铁

HV 80-898 NC.IRON

球墨铸铁

HB 131-387

127-364

C.ALUM

铸铝合金 HB 30-159 HB 40-173 BRASS 铜锌合金

HRB 13.5-95.3 BRONZE

铜锡合

HB 60-290 COPPER

纯铜

HB 45-315

表3:

材料 LD σb(MPa)

1 C碳钢 350-710 374-1670

2 Gr铬钢 500-730 707-1829

3 CrV铬钒钢 500-750 704-1980

4 CrNi铬镍钢 500-749 763-1999

5 CrMo铬钼钢 500-730 721-1813

6 CrNiMo铬镍钼钢 540-730 844-1869

7 CrMnSi铬锰硅钢 500-750 755-1993

8 SSST超高强度钢 630-740 1180-1936

9 SST不锈钢 500-710 703-1676

11

3 里氏硬度测试原理

3.1 基本原理

随着单片机技术的发展,1978年瑞士人Leeb博士首次提出了一种全新的测 量硬度方法,它的基本原理是具有一定质量的冲击体在一定的试验力作用下冲 击试样表面,测量冲击体距试样表面1mm处的冲击速度与回跳速度,利用电磁原 理,感应出与速度成正比的电压。里氏硬度值以冲击体回跳速度与冲击速度之 比来表示,较硬的材料产生的反弹速度大于较软者。

计算公式: HL=1000×(Vb/Va)

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Va—冲击体冲击速度

3.2 冲击装置输出信号示意图

3.3 里氏硬度计

根据里氏原理设计生产的硬度计叫里氏硬度计,它用于金属材料硬度的测试。具有测量范围宽,测试方向任意等优点。

3.4 里氏硬度值符号

其它硬度测量方法在改变压头和试验力(载荷)时其测试值不同。同样,里氏硬度测试在采用不同类型的冲击装置时,其测试值也不能互相代替。

即:720HLD≠720HLG

在将里氏值换算成其它硬度值时,不同的冲击装置换算关系亦有所区别。

由于结构不同,故换算其它硬度值后书写符号应符合下列形式:

例:采用C型冲击装置测得的肖氏硬度值书写方式应为52.8HSHLC

采用D+15型冲击装置测得的维氏硬度值书写方式应为354HVHLD+15

13

采用D型冲击装置测得的洛氏C硬度值书写方式应为35.9HRCHLD

4 试件的预处理

4.1 概述

为了减少试件表面粗糙度对测试结果的影响,被测表面应光滑,表面粗糙度Ra值不超过1.6μm,试件表面应干净并且无油污。

4.2 测试时试件的支承与耦合

1)如试件质量在5kg以上,则无需支承。

2)质量在2至5kg的试件,有悬伸部分的试件及薄壁试件,测试时,应使用质量大于5kg的物体牢固地将其支承,以免冲击力引起试件的弯曲变形和移动。

3)质量小于2kg的试件,应使其与大于5kg的支承体紧密耦合,试件耦合面与支承体表面应平整、光滑,且没有多余耦合剂,测试方向必须垂直于耦合面。

4)试件质量不应小于0.1kg,最小厚度不小于5mm,硬化层深度大于0.8mm。

5)夹具夹紧而且应垂直于测试方向。

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6)当试件为大面积板材、长杆、弯曲工件时,即使质量、厚度较大,仍有可能引起试件变形和失稳,导致测值不准,故在测试点的背面应加固或支撑。 7)试件本身磁性应小于30高斯。

4.3 测试内外圆柱和内外球面时支承环的选择

当被测表面曲率半径小于30mm(D、DC、D+15、C、E、DL 型冲击装置)和曲率半径小于50mm(G 型冲击装置)的试件在测试时应使用随机配带的小支承环测试。

为方便各种异型曲面的测试,对D、DC、D+15、C、E 型冲击装置,也可另外购买我公司的异型支承环,以获得最佳测试条件。具体请参照下页表4选用

表4: 序号 代 号

型 号 异型支承环简图

备 注

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1 03-03.7 Z10-15 测外圆柱面R10~R15

2 03-03.8 Z14.5-30 测外圆柱面R14.5~R30

3 03-03.9

Z25-50

测外圆柱面R25~R50

4 03-03.10 HZ11-13 测内圆柱面R11~R13

5 03-03.11 HZ12.5-17 测内圆柱面R12.5~R17

6 03-03.12 HZ16.5-30

测内圆柱面R16.5~R30 7 03-03.13 K10-15 测外球面SR10~SR15 8 03-03.14 K14.5-30 测外球面SR14.5~SR30

9 03-03.15 HK11-13 测内球面SR11~SR13 10 03-03.16 HK12.5-17

测内球面SR12.5~SR17

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11 03-03.17 HK16.5-30 测内球面SR16.5~SR30

12 03-03.18 UN 测外圆柱面,可调R10~∞

5 使用与操作

1 冲击方向显示区

2 硬度制显示区 键盘示意图

3 示值显示区

4 材料代号显示区

5 测试次数

5.1 启动

先将冲击装置连接导线插头插入冲击装置插口,按下电源开关,此时电源接通,液晶屏全屏显示两秒后,示值显示区右起三位数字显示“00.0”或“000”;其余项恢复显示上次关机前的状态。如果您需要的测试参数与现状态相符时,便可进行测试。否则应通过键盘重新设置。

5.2 设置测试参数

1 设置测试日期。

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键删除,然后重新输入。注意每按一次键可删除一个数字。(不用每次都输入) 2 设置测试代号。

此功能可以使用户对每组测试做出标记。

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3 设置冲击方向。

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水平 下斜45度 垂直向下 上斜45度 垂直向上 设置的参数在冲击方向显示区会显示出相应标记。 4 设置硬度制

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里氏 布氏 维氏 洛氏C 洛氏B 肖氏D

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设置的参数在硬度制显示区会显示出相应标记。 5 设置抗拉强度

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6 设置被测材料

按数字键,材料代号显示区将显示所按数字。

数字所代表的被测材料见下页表5 表5:

代号

1

2 3

4

5 6

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7 8 9

测硬度 钢和

铸钢

Steel and Cast steel

合金 工具钢

CWT.ST 铸铝 合金 C.ALUM 灰铸铁GC. IRON

球墨铸 铁NC. IRON

白口铸 铁WP. IRON

铜锌合金 BRASS 铜锡合金 BRONZE 纯铜 COPPER

测强度

碳钢 C 铬钢Cr 铬钒钢 CrV

铬镍钢 CrNi

铬钼钢

CrMo

铬镍钼

钢CrNiMo

铬锰 硅钢

CrMnSi

超高强度钢

SSST

不锈钢

SST

5.3 测试

测试前如有必要可先使用随机试块对仪器进行检验。

随机试块的数值是用标定过的里氏硬度计,在其上垂直向下测定5次,取其 算术平均值作为随机试块的硬度值。 1) 加载 (见图一)

向下推动加载套,使冲击体被锁住。 2)定位 (见图二)

将冲击装置下部的支承环压紧在被测表面,两次测试点距离应大于3mm。

23

图一 图二 图三

每次测试结束后,示值显示区便显示出该次测试的硬度值或强度值,同时测试次数增加一。 若测试值显示“Ex”,表示此次测试超出范围(具体表示见下面说明),本次测试无效。测试次数显示区显示的数字不变。 “Ex”符号表示意思详细说明:

“E1”表示不存在此种测试方向 “E2”表示不存在转换表 “E3”表示测试值上溢出 “E4”表示测试值下溢出 “E5”表示测试时误操作 5.4 显示本组平均值

通常,测试值应是3-5次或更多次测试的平均值。但每组测试的次数不能超过9次,否则,前9次测试值不予保留。

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的测试。

5.5 检查测试结果

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印且不参与平均值的计算。 5.6 打印

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结果及平均值。 ◆打印示例一:

TH110

Hardness Tester TIME Group Inc.---------------------Software Ver 1.1C Date: 2007/12/01 Time: 10:23:12Prode Type: D Matereial: STEEL ---------------------Test: 000No. HLD 1. 5642. 5453. 573AVE 561

说明:

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1) 测试次数:000 测试日期:2007年12月01日 测试时间: 10:23:12被测材料:钢和铸钢 硬度制:里氏 D 型冲击装置 平均值:HLD=561 软件版本号: 1.1C

2) 开机后首次打印输出时包括测试信息,第二次以后不再打印测试信息。 ◆打印示例二: 说明:

1)测试次数:168 被测材料:铸铝合金 平均值:HLD=230

2)打印结果出现“***”,是由于硬度制选择里氏,当测试结束后按 键,将硬度制选择为布氏。里氏值153超出换算范围,此时的布氏测试值显示“Ex”(符号代表意思详见5.3项)。

3)若硬度制直接选择布氏,其余设置不变,则第二次测试值显示“Ex”,打印时不出现第三次测试值,而第二次测试值为LD:712;HB:488。

4)如设置的硬度制为里氏,则只打印里氏值,如设置的是抗拉强度或其它硬度值,则将换算值与里氏值一并打印。

5)布氏平均值230由里氏平均值转换得出。

6)仪器每测试一次,测试次数增加一,测试次数从000至999循环。

7)测试材料更改则如示例二打印,如材料未改变则打印时不打印材料。如没有测试数据时打印输出,只打印测试信息。测试钢的布氏硬度:当被测试样系锻造工艺成型,且HB(F=30D^2)为142~305(HLD400~590)时,仪器自动换算的测试值误差较大。此时,硬度

27

制应选里氏。

根据HLD平均值查下表6:

表6: HLD←→HB(F=30^2)

HLD 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

400 142 143 144 145 145 146 147 148 149 149

410 150 151 152 152 153 154 155 155 156 157

420 157 158 159 160 160 161 162 163 163 164

430 165 166 166 167 168 168 169 170 171 171

440 172 173 174 174 175 176 176 177 178 179

450 179 180 181 182 182 183 184 184 185 186

460 187 187 188 189 190 190 191 192 193 193

470 194 195 196 196 197 198 198 199 200 201

480 202 202 203 204 205 205 206 207 208 208

490 209 210 211 211 212 213 214 215 215 216

500 217 218 219 219 220 221 222 223 224 224

510 225 226 227 228 229 229 230 231 232 233

520 234 235 235 236 237 238 239 240 241 242

530 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251

540 252 253 254 255 256 257 258 258 259 260

29

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550 261 262 263 264 265 266 268 269 270 271

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560 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 570 282 284 285 286 287 288 289 290 292 293 580 294 295 296 297 299 300 301 302 303 305

5.7 测试结束

测试结束后,关掉电源开关和打印机开关。 5.8 用户校准

1、进入用户校准:按着“H”键开机,进入用户校准状态,屏幕的硬度制式和测试方向区无显示(见上图),测试材料区显示“U”。测试次数区用来在测试的过程中显示当前测

2、进行测试:与正常测试相同,最多可测试9次,并可以进行测试数据的浏览或删除。操作步骤见测试(见5.3

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数值区显示平均值(见上图);

3、输入标准值:在步骤2

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数值区显示“0”,测试次数区为“0”,测试方向区显示“↑”;按下数字键输入当前测

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4、结束:用户校准结束后,仪器自动关机,保存用户校准结果。

注意事项:

1、校准之前,请确认探头已经连接好,且在整个校准过程中不能更换探头

2、应尽量选用好的测试条件和测试规范进行校准,如误操作,应重新校准。

3、用户校准时,使测试值和校准值一致将清除相应校准的信息。

5.9 附加说明

31

1)各冲击装置冲击点之间最小距离: (单位:mm)

冲击装置类型 两压痕中心距离压痕中心距试样边缘距离

D、DC、D+15、

E、DL 3 5

G 4 8

C 2 4

2)测试日期及测试代号可在测试过程中随时修改;

3)设置的硬度制或强度以及被测材料可在测试过程中随时修改。本组所有测试值按新

设置的参数换算;

4)设置的冲击方向可在测试过程中随时变换,变换前的测试值不变,变换后的测试

值按新设置的冲击方向修正;

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各次的测试值及其平均值。

7)测试结果离散度大,可能的原因如下:

<1>两压痕中心距离不符合要求(见上表7)

<2>压痕中心距试样边缘距离不符合要求(见上表7)

<3>试件表面粗糙度不符合要求(见表1)

<4>材料自身的原因。

6 保养

6.1 冲击装置

1)在使用1000-2000次后,要用尼龙刷清理冲击装置的导管及冲击体,清刷导管时先将支承环旋下,再将冲击体取出,将尼龙刷以逆时针方向旋入管内,到底后拉出,如此反复5-6次清刷后,再将冲击体及支承环装上。

2)使用结束后,要将冲击体释放。

3)冲击装置内绝对禁止使用各种润滑剂。

6.2主机

33

1)本机采用可充电镍氢电池,当电池电压过低时,红色指示灯闪烁报警,如不及时充电仪器将自动关机;

2)当电压过低时,将充电插头插入主机插座之中,红色指示灯点亮。充电完成后,绿色指示灯点亮(充电时间约3小时);

QWI-082 HL sclerometer 里氏硬度计操作指导书_00

4)更换色带:先旋下主机螺钉(共六个,其中有两个在电池仓内部),打开打印机上盖,更换色带后应 按色带上的箭头指示方向旋动按钮。拉紧色带。

5)更换电池:在主机内装有串联连接的5节镍氢可充电电池组,一般工作寿命3年。电池失效后,用户可自行打开电池仓盖,更换电池。

7 影响测试精度的几个问题