剪销式布氏硬度计

基本内容

    一、原理

    仪器包含一个剪销架，剪销架中安装有压头和剪销，当对剪销架施加试验力时，试验力通过剪销施加到压头上，而剪销架和压头则构成一对剪切系统，使剪销受到一个剪切力，当试验力达到额定值时，剪销被剪断，施加于压头的试验力瞬间消失，这时试样上就会被压出一个压痕，读取压痕直径，查表就可得到试样的布氏硬度值。

    剪销式布氏硬度计采用试验力F=1580kg，球压头直径D=7.26mm，根据布氏硬度试验的相似性原理（见标准GB/T231.1—2009），因为有所以试验结果等效于采用3000kg力，10mm球的试验条件。因为F/D^2值等于30，所以可广泛地应用于测试硬度值大于100HBW的钢铁材料。

    为了补偿因试验力达到额定值后瞬间消失造成的偏差，仪器设计者经过大量试验为压痕直径与布氏硬度值之间的关系建立了一个数字模型，根据这一数字模型确定了的压痕直径—布氏硬度表。使用这种仪器可以达到与台式布氏硬度计相同的测试精度。

    二、特点

    1. 采用真实的布氏硬度试验原理测试，与台式机原理相同，不像其他原理的便携式仪器（例如里氏硬度计、超声波硬度计等）得到的是失真较大的换算值。

    2. 试验结果等效于采用3000kg力、10mm球的试验条件，可准确地反映出铸铁、铸钢、锻钢等粗大晶粒材料的真实硬度。

    3. 测试精度高，一致性好，示值误差和重复性误差都符合标准GB/T231和ASTME10,与台式布氏硬度计相同。

    4. 仪器操作简单，使用方便，易于携带，可在热处理车间、材料仓库或另一家工厂使用，不必取样，可快速得到测量结果。

    5. 量程宽，剪销布氏硬度计量程可达到100~650HBW，适于全部钢铁材料及钢铁零件的硬度检测。

    6. 有两种加力方式可以选择，对于尺寸小于150mm的工件，可用静态的螺旋加力方式测试，精度可达到2~3%，对于更大的工件可采用动态的锤击加力方式测试，由于试验力可控，精度仍可达到5%，远高于老式的锤击式布氏硬度计。

    7. 每次试验只消耗一支廉价的剪销，试验成本低。

    三、应用

    剪销布氏硬度计主要是在车间使用，用于测试那些大中型的不便移动、不可切割的工件，测试组装设备上的工件。仪器可以在钢材仓库使用，可以用于选购钢材，或对采购的钢材做入厂检验。仪器可携带到另外一个工厂使用，用于对外协加工的工件做验收检验。

    仪器可用于测试铸铁、铸钢、锻钢、钢材及经热处理调质的半成品工件。

    仪器标准配置中一般都包括一个20倍读数显微镜，用于读取压痕直径。由于电子技术的进步，一种高智能化的便携式布氏压痕自动测量仪已开始逐渐被采用。采用这种仪器时，只要将测量头放置在压痕上就可以直接在笔记本电脑显示屏上读取布氏硬度值，用起来十分方便。剪销布氏硬度计也可以配备这种仪器。

    四、典型仪器

    目前，剪销式布氏硬度计在全世界只有两家生产，产品介绍如下：

    1. STE型剪销式布氏硬度计

    该仪器由瑞士ERNST公司生产。ERNST公司也是剪销布氏硬度计的。STE型硬度计已生产了几十年，性能稳定，测试准确，得到用户的普遍认可，在欧洲和美洲都有广泛的应用。近年来，瑞士ERNST公司在中国建立了代理机构，STE型硬度计在中国也得到了部分应用。

    2. PHB—150型剪销布氏硬度计

    PHB—150型剪销布氏硬度计由沈阳天星试验仪器有限公司生产，这种仪器在研制过程中参考了STE型仪器。该仪器与STE型仪器相比，实现了一些技术进步。例如，仪器零件的加工精度、表面质量以及仪器装配质量都有明显提高。作为试验力控制的关键部件—剪销，其制造精度也有大幅度提高，剪销热处理均匀性和直径的一致性是技术关键，该仪器剪销直径的偏差小于1μm，STE型仪器试验力误差是<2%，而PHB—150型仪器试验力误差<0.5%。该仪器还重新确定了压痕—硬度关系的数字模型，修正了硬度表，PHB—150型仪器的测试精度比STE型仪器有了明显提高。