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显微硬度计的机器种类及功能介绍

发布时间:2019-03-13 16:46:27  阅读:
显微硬度计可以视为由金相显微镜和硬度压入装置两部分组成。金相显微镜用来观察和确定试件的 测定部位,并测量压痕的对角线,压人装置是在
显微硬度计可以视为由金相显微镜和硬度压入装置两部分组成。金相显微镜用来观察和确定试件的 测定部位,并测量压痕的对角线,压人装置是在一定的负荷下将压头压人选定的部位。根据硬度计的压人装置和显微镜的组合特点,显微硬度计可分为共轴式和异轴式两类。共轴式最典 型的如哈纳门显微硬度计,它的压头装在物镜的正中。异轴式的压头和显微镜的物镜是分开的,载物台可 旋转或水平移动,先用显微镜观察选择好试验部位后,将载物台转到硬度计的压头下,加负荷得到压痕后 又转回到原来的位置,通过显微镜测量装置测量其对角线长度。异轴式显微硬度计是发展主流,除专用附 件性质显微硬度计外,均为异轴式硬度计。随着科学技术的发展,显微硬度计经历了由手动操作到半自动 操作(自动加载、自动卸载),到压痕、硬度值数显测试,到电脑半自动操作(载物台自动步进、压痕自测、触 摸屏操作、报告自动生成等)的过程。哈纳门(Hanemann)型显微硬度计哈纳门型显微硬度计是典型的共轴式显微硬度计,均作为大型卧式金相显微镜上的专用附件。
显微硬度计的机器种类及功能介绍

1、工作原理
哈纳门型显微硬度计,实际上是一个专门设计的特殊物镜。其压头、加荷机构与物镜组合成为一体,

在物镜前透镜的中心.镶嵌着一个极小的维氏金刚石压头(图7- 24中1),它的底边只有〇.8_长。为 了镶嵌这一压头,前透镜较普通物镜为大,是一个特殊设计的复 消色差物镜,其放大倍数有30倍、32倍两种。物镜本身由两个叶 片弹簧(图中3)支悬在镜体中心。这两个叶片弹簧就是加荷机构 的加力部件,当压头与试样接触后,由于试样固定,压头受力使叶 片弹簧下压,弹簧的反作用力通过维氏压头加在试样上。在试样 上加的力越大,弹簧被压下的距离也就越大。维氏压头在试样上 所加力的大小,根据胡克定律,可以直接用物镜下沉的距离来指 示。标尺(图中12)就是测量物镜下沉的标尺。当物镜被压下时。
显微硬度计的机器种类及功能介绍

镶嵌在透镜后面的棱镜随着下沉,照射在标尺 上的光线亦下移。在目镜中可以观察到标尺刻度向上移动。
在操作前,必须先求得负荷与标尺刻度的对应关系。操作时将 哈纳门型显微硬度计装在金相显微镜物镜镜座上,更换目镜筒并装 上测微目镜。在目镜中可以看到负荷标尺的刻度。借调整圈7、8的 转动,调节标尺刻度的位置与清晰程度,使零点对准测微目镜中的横 线。然后在物镜顶上分别加上不同重量的校正砝码。记录物镜被压 下的距离,得到相的关系曲线。

显微硬度计的机器种类及功能介绍

此外,压痕的中心也需要对准。哈纳门型显微硬度计特殊物镜 是不能移动的,所以只能移动测徽目镜中十字线来对准压痕的中心。 测微目镜上装有调节螺钉两只,即为此目的而设置。调节好以后勿 再移动,因移动会影响负荷标尺零点的位置。

2、操作方法与注意事项
首先将哈纳门硬度计装置于大型卧式显微镜物镜座上。更换目 镜筒并装上测微目镜。将试样倒放在载物台上并使它压紧,按一般显微镜使用方法进行观察和调焦,使金 相组织清晰显现。金相组织观察到以后,移动载物台,把需要测定硬度的部位对准十字线中心,然后借粗 调下降载物台,使维氏锥体逐渐趋近试样,负荷标尺的刻度清晰映现,待维氏锥体压人试样表面,标尺刻度 随即上升。根据预先制作的标尺读数与载荷的关系曲线(见图7-25)上的标尺读数,在试样上加上一定的 负荷(靠叶片弹簧的弹力)。加载荷时宜缓慢,应控制在10s〜15s之间逐渐加上。加荷后作短期停留(约 5s),然后上升载物台,使试样与物镜中心压头脱离。聚焦后观察金相组织与印痕,并通过目镜和测微尺测 定压痕对角线长虔,最后据此计算或查表得显微硬度值。
哈纳门型显微硬度计精确度较高,载荷范围为〇• 004 9N(0. 5gf)至0. 980 7N(1⑻gf)。因其构造精细, 使用或拿动时应特别小心,切勿使之受到振动。
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3、早期手动显微硬度计
早期国内应用较多的该类显微硬度计有 HX-1型、631型和ITMT-3型3种,后期发展 的有?1乂-200型(见图7-26),其结构、原理基 本相同。这类显微硬度计由机座、载物台、金 相显微镜、升降机构等组成。载物台可以沿主 轴旋转一个很大的角度。由显微镜观测到的 组织通过载物台的旋转,恰好转到金刚石压头 的下边,使加试验力后在选定组织的目标部分 得到一个显微硬度压痕,将载物台转回到原来 的位置后,可通过显微镜的测量装置——目镜 测微尺测出压痕对角线长度。
显微硬度计的机器种类及功能介绍

4、仪器的负荷机构是最重要的一部分。安 装在臂架上、与物镜相对称(图7-27)。主杆有 两片弹簧支持着,在它的下端装着一个很小的 维氏锥体压头。荷重砝码套在主杆的中部。 主杆平时由托板托住。在加负荷的时候,借手 柄反时针方向的旋转而使托板离开,主杆随即 下降,负荷就直接加到磨面上。要使在磨面上 所加的荷重就是砝码的重量,必须按规程对荷 重机构进行调整,要求不加砝码时无压痕,而 加0. 004 9N(0. 5gf)荷重时可见极小压痕。
测试目镜的形式很多。结构虽略有差别,但测量方法基本上是一致的。

显微镜目镜的读数方式,有内读式,及内外读联合 式,图7-28(a)(d)(e)等。它们的瞄准及读数方式不同,测量结果受测量显微镜测微螺杆的加工精度、微 分筒及分划板的刻线精度影响。

5、数显式显微硬度计
随机电一体化技术发展,显微硬度计的压头加载(速度)、保载时间、卸载 (速度)均实现自动化,其中保载时间可选(一般5s〜30s),该类设备国内有71 型等显微硬度计。进人电子技术发展时期后,数显数控等技术很快用于显微 硬度计:加载速度可调,保载时间可调(Is〜99s自选),压痕手动测量后可数 显测量数值及硬度值。载荷也从0.098N(10gf)〜1. 96N(0.2kgf)扩展至 9.8N(lkgf)。公司MH系列显微硬度计。该类硬度计不仅具有 上述功能,还具有自转塔台(镜头、压头台)、数据统计处理、触摸屏操作等


6、半自动硬度测量的显微硬度计
随着信息技术发展,CCD图像处理系统引人显微硬度计,实现对压痕的 自动测量,尤其图像识别方法采用了先进的算法分析来判别压痕形状,从而精确测量压痕。采用该系统可大大降低人为操作(测、读)误差,同时还实现硬度值处理、保存、判断等。该类硬度计一般配置自动载物台,在方向可按设定自动步进,实现硬度梯度自 动定位打点(压痕)。有的仪器的载物台在z方向实现自动对焦,进一步保证自动试验,半自动测值,并能 提供出硬度梯度的曲线,

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