硬度是材料力学性能的重要指标之一,反映了材料抵抗局部变形特别是塑性变形的能力。台式硬度计是材料硬度检测中应用较为广泛的设备,通过测量压头在材料表面留下的压痕深度来评定硬度值。理解其工作原理,有助于掌握设备的操作方法和数据分析技巧。深圳嘉禾精密仪器有限公司旗下品牌艾格斯威的AGHRS-150M台式硬度计,采用洛氏硬度测试法。下面介绍其工作原理。
一、硬度标尺与适用材料
(一)标尺类型。艾格斯威AGHRS-150M支持洛氏硬度和表面洛氏硬度等多种测试模式。洛氏标尺包括HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK。测试范围分别为:HRA 20-88、HRB 20-100、HRC 20-70、HRD 40-77、HRE 70-100、HRF 60-100、HRG 30-94、HRH 80-100、HRK 40-100。
(二)标尺选择与换算。不同标尺对应不同的压头类型和试验力组合——HRA标尺(金刚石压头、60kgf试验力)适用于硬质合金、表面淬硬钢等;HRB标尺(钢球压头、100kgf试验力)适用于软钢、铝合金、铜合金等;HRC标尺(金刚石压头、150kgf试验力)适用于淬火钢、调质钢等。支持各硬度之间的硬度换算,包括表面洛氏、布氏、维氏等标尺的转换。读数精度为0.1度,重复精度为正负0.5度。AGHRS-150M适用于测定黑色金属、有色金属、非金属材料的洛氏硬度。广泛应用于淬火钢、调质、退火钢、冷硬铸件、可锻铸件、硬质合金钢、铝合金、铜、轴承钢、硬塑料、硬橡胶、铝、锡、铜、软钢、合成树脂及摩擦材料等材料的硬度测量。执行标准包括GB/T 230.1、GB/T 230.2国家标准及JJG112检定规程。
二、洛氏硬度测试的基本原理
(一)测试方法概述。洛氏硬度测试的基本原理是:用特定的压头(金刚石圆锥体或钢球)在规定的试验力作用下压入材料表面,保持一定时间后卸载,测量压痕深度的增量,以此计算硬度值。在一定载荷作用下,压头压入试件表面,保持一段时间后卸去载荷,在试件表面留下一定深度的压痕。由洛氏硬度计自动测量压坑深度并以硬度值读数显示——压坑越深,硬度越低,表示的洛氏硬度值越小。
(二)测量机制。AGHRS-150M采用高精度位移传感器实时监测压痕深度的变化。试验开始时,压头放在试件上并施加初试验力,以此建立由位移测量装置测出的基准点,初试验力使压头压入试件,因此表面的光洁或不规则不会影响试验。仪器驱动压头在预设初载荷(10kgf)下定位后,施加主载荷(60kgf、100kgf或150kgf)压入材料表面,保持规定时间后卸载至初载荷。通过高精度位移传感器测量压痕深度,依据公式计算洛氏硬度值。
三、自动化工作流程
(一)加载流程。与传统的砝码杠杆加载方式不同,艾格斯威AGHRS-150M采用了改进的机械设计结构。无需加载传统的初始力,只需一键启动即可实现Z轴自动升降、自动施加试验力、自动测量硬度值、硬度值自动数字显示。壳体采用浇铸翻砂成型工艺及特殊的孔面加工处理,严格保证了机器主孔的上下同心度。丝杆采用精细研磨工艺,保证了机器升降平稳无偏心。
(二)自动测量与计算。操作人员将试样放置在试台上,选择对应的硬度标尺,按下启动键后,仪器自动完成以下步骤:Z轴自动升降使试样与压头接触;自动施加初载荷(10kgf)并稳定;自动施加主载荷(60kgf、100kgf或150kgf);保持规定保荷时间(0-60秒可调);自动卸载至初载荷;通过位移传感器测量压痕深度;自动计算并显示硬度值。整个过程无需人工干预,消除了操作和读数误差。AGHRS-150M可自动修正测量误差、硬度自动换算。