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益验与iM证
铝合金韦氏硬度的测量及分析
The measurement and analysis of webster hardness for aluminium alloy
杜京武12刘运江2罗云峰12
(1广州市建筑材料工业研究所有限公司,广东广州510663;
2广州市建筑材料及构件检测技术与评价重点实验室,广东广州510663)
摘要:本文述了韦氏硬度计的检测原理,指出了压针磨损对检測结果产生影响,从仪器检測原理分析了压针磨
损对检测结果有影响的原因,并计算了压针磨损到何程度将导致检測结果偏差超出允许值。文章认为韦氏硬度
计的压针是关系到检测结果准确性的关键因素,使用过程须经常检查压针
关键词:韦氏硬废;铝合金;压针;瘩损;检测;偏
Abstract: The principle of Webster Hardness testing by using Webster Hardness Tester is described in this paper. The
impacts on the test results which caused by pressure pin wear are analyzed. Pointed out when the result will beyond the
llowable value because of pressure-pin wear We should always check the pressure-pir because the it is the key factor
in the accuracy of test results
Keywords: webster hardness aluminiun alloy; pressure-pin; wear; detection; deviation
中图分类号:TU512.4文献标识码:B文章编号:1003-8965(2010)02-(09-(04
1前言
铝合金材料的韦氏硬度(单位为HW)由于测
2一支辉
量简单、无损,特别适用于现场的快速测试,常被
3-于柄
4-复位
韦氏硬度计
5一河节钉
用于代替拉伸试验作为判断铝合金材料力学性能
型号:W
是否达标的性能参数。而检测所用设备一一韦氏硬
8-压针套
9ー的荷钟
度计,是用一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验
10-正针
力作用下压入试样表面,用压针的压入深度反映材
12-复
料硬度。但韦氏硬度计全量程只有20个刻度,量程
较空,灵敏度较差。为了解检测结果的准确性,本文
图1仪器结构图
将对铝合金材料韦氏硬度的测量的关键因素压针
在一定压力下,将压针压入试样表面,压入深度与
进行相关分析。
材料的硬度成反比,压入深度越大则硬度越小,反
之则硬度越大。而压针总长度一定,故压针未压入
2设备及检测原理
样品部分的高度h与硬度成正比,即与硬度计表盘
读数成正比关系。计表盘读数越大,则硬度越大,反
(1)仪器结构:本试验所采用的检测设备为
之则硬度越小。
V-20型韦氏硬度计,符合标准要求《铝合金韦氏
使用韦氏硬度计检测,压下手柄时,玉针组件
硬度试验方法》(YS/「420-2000),具体如图1所
作为ー个整体移向砧座。在压下手柄过程中,压针
组件移向被测件,压针尖端首先与被测件接触。继
如图1所示,仪器由以下3个主要部件组成
续压紧手柄,会使压针一部分刺入被测件,另一部
框架、手柄、压针组件。压针组件包括压针、负荷弹
分则处于压针套筒内,并与负荷弹簧的弹力相作
簧、调节螺母、玉针套筒、复位键、复位弹簧、表头
用。当压针套筒的端面与被测件相抵时,即可感到
等
已触到底。此时表头指针将指到一个硬度读数,这
(2)检测原理:韦氏硬度计是一种压痕硬度计。
就是被测件的硬度值。压针对被測件的作用力来源
与证
于负荷弹簧,而压针对于同一试样的压入深度则由化。设压针的整个针尖的尖头高度为H,尖头部分
负荷弹簧调节螺母调定。硬度计的表头安装在压针未压入样品的高度为h(mm),硬度为Y(HW),如
套筒的上端,指针由压针的移动来驱动
?2所示
(3)仪器校正:本仪器的校正分为满刻度校正
针对设备实验的3种情况(表1~3)在同一坐
和负荷弹簧校正两部分。满刻度校正实际上是为仪标轴上作图,如图3所示。
器提供一个基准点,本仪器的基准点设置在满刻度
由表(1~3)数据及图3做趋势线分析,可知以
20的位置。校正方法是,当压针紧压在砧座上时
上3种情況关于h,Y的二元ー次方程分别为Y1
调整满刻度调节螺钉,使指针指在20位置(允许偏
5Oh;、Y
差±0.5HW)。负荷弹簧校正实际上是为仪器提供
3-115和X9h,则,其中Y
500
个已知点,这个已知点就是标准硬度块的硬度
和Y2即压针未磨损吋和压针磨损后未校准时两条
值。校正方法是,用仪器配备的专用扳手调整调节
直线相交于一点,解方程组知此相交点为
螺忖,使得当压针紧压在标准硬度块上时,指针所
(0.345,17.25)。由图3可知,由于两条直线的斜率
指示的刻度与标准硬度块的硬度值相同。
不同,当样品韦氏硬度值在17.25以上时,在同
h的情况下,Y2因斜率稍大而偏大,即表示检測结
3试验
果将偏大;当样品韦氏硬度值在17.25以下时,在
同ーh的情况下,Y2因斜率稍大而偏小,即表示检
由仪器结构及检测原理可知,压针对被测件的
测结果将偏小。距离交点(0.345,17.25)越远,偏差
作用力来源于负荷弹簧,对于同一试样的压入深度
越大。
则由负荷弹簧调节螺母调定,而作用在手柄上的外
而Y1和Y3即压针未磨损时和压针磨损后重
力只要足够即可,不论大出多少,均对硬度测量值
新校准后交与原点,相当于两个基数不同的系统,
没有影响。故压针是铝合金材料韦氏硬度测量的关
但均能显示正确的韦氏硬度检测结果。在测试同一
键因素。
对同一设备的压针分别进行损前和损后
压针
两种情况的试验
(1)针对设备,用经过表面强化处理过的不锈
钢块顶住韦氏硬度计的压针,缓慢移动压针,以观
察在不同的压针针尖高度时所对应的不同的韦氏
压针针尖
硬度计读数,从而计算各压针不同情况下与硬度值
的关系。表(1~3)分别为压针未磨损、压针磨损未
试验样
校准以及压针磨损后重新校准等3种情况下的试
图2韦氏硬度试验示意图
验结果
2)针对样品,用两块厚度为3mm,牌号状态
为6063-T5的阳极氧化铝合金型材进行了试验,
结果如表4所示。
0Bb4
4试验分析
工幽
针塔后末
棱时
E針但重
校后
4.1试验条件对检測结果的影响分析
从设备的检测原理可知,当玉针的长度由于磨
损而变化时,相应的韦氏硬度读值也发生相应变
高度h(mm)
图3不同压针情况下所测试硬度情况对照图