基于Labview的显微维氏硬度压痕测量系统的开发

本文在显微维氏硬度计的基础上通过Labview软件设计维氏硬度测量系统,实现对压痕对角线长度的测量,进而可以直接求得维氏硬度值。其中压痕采用三种测量方法获取对角线长度,通过三种方法的比较分析寻求最优测量法。该测量系统实现了硬件结构与软件平台的完美对接,硬度计通过设计改良,确保压头在与试样接触时试样处于水平状态,有效避免压痕结果出现误差。Labview软件平台界面清晰明了,操作过程简洁,具备进一步开发的潜能。     

硬度计载荷误差的分析与调整

对于最广泛应用于生产和科学研究的洛氏、布氏、维氏等各种工作用硬度计,其工作原理均是采用一个压头,在一定的载荷作用下压入试件、以压入深度或压痕面积上所承受的载荷来表示硬度值。从这个工作原理可以知道,压头的物理性能和几何精度、测量压痕用的装量的精度及载荷的精度是硬度计示值准确性的三大因素。载荷是硬度计准确性     

维氏硬度计常见故障及修理

正维氏硬度计采用正四棱锥体金刚石压头,在试验力作用下压入试样表面,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕对角线长度d,通过查表得到维氏硬度值。维氏硬度计广泛应用于工业生产和教学科研,是机械工业生产中广泛采用的硬度测量仪器,使用率高,故障发生也较多。一、试验力超差对于负荷较大的通过杠杆砝码产生试验力的维氏硬度计,试验力可以通过以下两种方式调整:一是调整杠杆前部的游砣,调整范围比较小;对于试验力偏差较大的硬度计则需要通过调整杠杆尾部的螺杆来改变杠杆比,从而实现对试验力的调整。     

金属材料维氏硬度试验测量不确定度的评定

金属材料维氏硬度试验的测量不确定度主要来源于试验力、标准硬度块、压痕对角线长度的测量以及硬度计本身、试验结果的数值修约等。根据GB/T 4340.1-2009对硬度计和标准硬度块的要求,结合生产实际,计算了不同试验力下维氏硬度试验的测量不确定度。结果表明:硬度计的最大允许误差引起的测量不确定度所占的权重最大;对于同一维氏硬度,试验力越大,维氏硬度试验的测量不确定度则越小,因此在日常检测中,在满足要求的情况下,应尽可能选择较大的试验力,减小测量不确定度,使试验结果更加准确可靠。     

陶瓷材料维氏压痕形貌仿真与实验分析

基于有限元数值分析模型对陶瓷材料维氏压入过程中产生的压痕形貌进行仿真.以Si3N4和ZrO2两种典型陶瓷材料为例,对其有限元仿真压痕与实验测量压痕的对角线半长和维氏硬度进行对比,结果表明,Si3N4和ZrO2的有限元仿真压痕与实验测量压痕对角线半长分别相差0.39％和-0.53％,维氏硬度分别相差-2.7％和4.2％.随着压头与材料间的摩擦因数由0变化至0.5,有限元仿真压痕与实验测量压痕的对角线半长分别相差0.28％和0.27％,维氏硬度分别相差0.14％和0.21％.此外,应用本方法对其他几种典型陶瓷材料(A12O3,ZTA,SiC,Silica)维氏压入有限元仿真计算值与实验真实测量值进行了对比,其压痕对角线半长分别相差1.14％,-0.57％,-0.89％,0.41％,维氏硬度分别相差-2.24％,1.12％,1.85％,-0.86％.据此可知,陶瓷材料维氏压痕形貌可由有限元数值仿真方法获得,从而解决了陶瓷材料维氏硬度测试过程中因压痕不够清晰导致的测量数据不准问题,为下一步探索基于仪器化压入响应识别陶瓷材料维氏硬度以及其他各力学性能参数提供技术基础.     

布氏和维氏硬度压痕的正确测量

布氏和维氏硬度试验压痕的正确测量,直接影响到被测试件的硬度值,因之不容忽视。常用的测量方法有: 1.单线测量——测量线移动法此种测量压痕的方法是先使测量线在压痕之左逐渐逼近压痕左缘,直至相切,记下读数(d_1)。参看图1。然后向右移动测量线,到与压痕之右缘相切为止(对维氏硬度压痕,测量线必须与对角线垂直)。再记下第二次读数(d_2),两次读数之差(d=d_2-d_1)即为压痕的直径(或对角线长)。由于只使用一条刻度线,故误差因素少。但测量线要移动整个压痕     

DP780高强钢电阻焊接头维氏硬度测量不确定度评定

采用430SVD型数显显微硬度计,通过直接评定法对DP780高强钢电阻焊接头的母材、热影响区及焊缝区分别进行了维氏硬度试验,分析了不同因素对测量结果产生的影响,并对维氏硬度测量结果进行了不确定度评定。结果表明:该DP780高强钢电阻焊接头母材、热影响区及焊缝区维氏硬度的测量不确定度分别为9,9,10 HV,均满足GB/T 4340.2—2012中表5要求的硬度计最大允许误差,该维氏硬度检测方法、检验水平能够满足国家标准的要求。与硬度计本身硬件设施误差相比,压痕对角线长度的测量对合成不确定度评定结果的影响更大。     

球面体与柱面体维氏硬度修正值的计算

压入式硬度计只有在平面体上进行测量才能获得正确的硬度值。若要在曲面体上得到真实硬度值,则必须对实测硬度值进行修正。对于维氏硬度通常采用下式修正:HV=K_vHV′(1)式中,HV-被测体的真实硬度;K_v-修正系数;HV′-被测体实测硬度或称示值硬度。对于维氏硬度的修正系数国际上已有标准,国内有关部门亦推存采用其数值,但尚未见到对这些数值物理意义的阐述。我们曾经提出对于压入式硬度来说,相同硬度值的材料对硬度计压头具有等应力抗力。从这一观点可引伸出曲面体硬度修正值实质上是压头与被测体示值接触面积(按实测     

角焊缝维氏硬度压痕直线行排列试验的新操作方法

根据设计和标准的要求,在角焊缝中心位置45°角处均匀测量维氏硬度,必须保证硬度压痕间隔为1 mm,角焊缝、热影响区和母材等部位的维氏硬度压痕呈直线行排列。笔者选用了HV-120型维氏硬度计,载荷98 N。为了达到标准要求,在硬度计工作平台上放置两块方型磁铁,以固定试样上、下不可移动,用游标卡尺的精度来保证压痕的间隔为1 mm,用45°角的三角板来确保角焊缝的中心线为45°。用这种方法进行维氏硬度试验,操作简单,压痕成为直线行排列均匀,测试结果准确可靠,满足了设计和标准的要求。     

金属材料维氏硬度试验测量不确定度分析

根据JJF1059—1999标准,分析了金属材料维氏硬度试验过程中试验力、压痕对角线测量、标准硬度块不均匀度、金刚石压头的两相对面夹角误差等因素对试验结果的影响,并对试验结果进行了不确定度分析,得到当包含因子k=2,置信概率为95.45%时,维氏硬度测量不确定度为2.6%。     

460MPa耐火钢高温硬度试验测试研究

为测定材料在高温下的维氏硬度,提出一种间接测试金属材料高温硬度的修正方法.首先,对高温环境下的试件表面进行压头压入实验,待冷却至室温后测量压痕尺寸,得到相应的维氏硬度值.然后,采用有限元方法,考虑材料力学性能的温度依赖性,对高温环境下的压痕形貌进行数值模拟,得到相应的维氏硬度计算值.结果表明,在高温时两者之间的偏差较为...     

测试面与压头的角度偏差对维氏硬度测试结果的影响

利用砂轮休整器制造了不同的载物台倾斜角度,研究了测试面与压头的角度偏差对维氏硬度测试值和压痕对角线差值的影响。结果表明:测试面与压头的角度偏差会导致维氏硬度测试值偏低,且随倾斜角度的增大,偏差越大,在制样时尽可能避免明显的倾斜角度。同时,随倾斜角度的增大,导致压痕对角线的差值增大,倾斜角度为1~2°时,压痕差值满足国家标准要求,倾斜角度为3°时,不能满足要求。     

布氏硬度值与维氏硬度值之间的关系

大家知道,维氏硬度试验法中之所以规定采用正四棱锥体,两相对面夹角为136°的金刚石压头,主要是为了使维氏硬度值尽量接近布氏硬度值。用维氏压头以任何载荷压人试件表面其压人角~*均为44°,即保持几何相似。因此,在这种情况下.不同材料的维氏硬度值可相互比较,同种材料的维氏硬度值相同。依 GB 231—63《金属布氏硬度试验法》规定,“试验后压痕直径的大小应在0.25D相似文献   

根据压痕深度计算布氏硬度值的方法初探

指出了目前在许多关于硬度试验方法的标准和经典著作中都没有区分"压痕深度"和"装有压头的压杆位移"这两个不同的长度量。把装有压头的压杆位移当作压痕深度,对于洛氏硬度试验不会造成错误的结果;但把装有压头的压杆位移当作压痕深度计算压痕直径和布氏硬度值,则会造成明显的错误。提出了采用从压杆最大位移中扣除硬度计弹性变形得到的压痕深度计算压痕直径和布氏硬度值的方法,试验结果表明:这种方法计算得到的布氏硬度试验结果与采用光学系统测量压痕直径方法得到的结果相吻合;该方法兼具布氏硬度试验和快速布氏硬度试验的优点,可以既快速又准确地得到布氏硬度试验结果。     

MVK-E型显微(努氏)硬度计测量装置的改造

MVK- E型显微 (努氏 )硬度计的结构外形如图 1所示 ,硬度计采用的显微金刚石压头如图 2、努氏金刚石压头如图 3所示。图 1　 MVK-E型显微 (努氏 )硬度计外形图1 .机体 ;2 .调整试台升降机构 ;3.试台 ;4.压头 ;5.物镜 ;6.压痕测量机构 ;7.目镜图 2　显微金刚石压头MVK- E型显微 (努氏 )硬度计具有 0 .2 5 N(2 5gf) ,0 .4 9N(5 0 gf) ,0 .98N(10 0 gf) ,1.96 N(2 0 0 gf) ,4 .90 N(5 0 0 gf)和 9.81N(10 0 0 gf)六级试验力 ,适用于小件、薄件、脆硬件等金属及非金属材料等试件的显微硬度或努氏硬度的检定和检测 ,同时也可测量玻璃、玛…     

低压气相金刚石薄膜镀膜刀具膜/基附着性能压痕测试分析

低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具在直流弧光放电等离子体CVD镀膜设备上制备.基底为YG6(WC-6%Co,质量分数)硬质合金刀具.采用洛氏(HRA)、表面洛氏(HRM)、维氏(HV)硬度试验机对所制备的金刚石薄膜刀具进行压痕测试;采用扫描电镜(SEM)观察压痕形貌并定性评价膜/基附着性能.结果表明:所制备的金刚石薄膜镀膜刀具的优选膜/基附着性能压痕测试方法是表面洛氏压痕法;优选测试条件为采用120°金刚石圆锥压头,测试加载载荷441N.     

金属布氏硬度试验的测量不确定度评定

金属布氏硬度试验是用较大直径球体压出较大的压痕 ,用压痕表面面积与试验力之比计算出硬度值。该方法测出的硬度值比较稳定、精度高、操作简单。试件的制备较其他力学试样和硬度试样容易。试验误差来源于试验力、压头、压痕测量装置、试样、试验力保持时间等 ,评定测量不确定度以知晓试验结果的可信度。1　试验方法1 1　原理将一定直径球体压入试样表面 ,保持一定时间后卸除试验力 ,用压痕表面面积与试验力之比计算出硬度值 ,即 :ＨＢ =ＦＳ =ＦπＤｈ=2ＦπＤ(Ｄ -Ｄ2 -ｄ2 )式中　Ｆ为试验力 ,Ｎ ;Ｓ为压痕表面积 ,ｍｍ2 ;Ｄ为球体压头…     

中华人民共和国国家标准 金属维氏硬度试验 第1部分:试验方法

1　范围本标准规定了金属维氏硬度试验的原理、符号及说明、硬度计、试样、试验方法及试验报告。本标准按三个试验力范围规定了测定金属维氏硬度的方法 (见表 1)。表 1试验力范围 /Ｎ硬度符号试验名称Ｆ≥ 4 9.0 3≥ＨＶ5维氏硬度试验1.96 1≤Ｆ <4 9.0 3ＨＶ0 .2～<ＨＶ5 小负荷维氏硬度试验0 .0 980 7≤Ｆ <1.96 1ＨＶ0 .0 1～<ＨＶ0 .2 显微维氏硬度试验本标准规定维氏硬度压痕对角线的长度范围为0 .0 2 0～ 1.4 0 0ｍｍ。特殊材料或产品的维氏硬度试验应在相关标准中规定。2　引用标准下列标准所包含的条文 ,通过在本标准中引用而构成为…     

维氏硬度计的测量方法及检定中常见故障的处理

1 维氏硬度计的测量方法 1.1 维氏硬度的表示方法 维氏硬度用HV表示,符号之前为硬度值,符号之后按如下顺序排列:(1)选择的试验力值(见表1)(2)试验力保持时间(10～15s一般不标注)示例:640HV30表示在试验力为294.2N下保持10～15s,测定的维氏硬度值为640.640HV30/20表示在试验力为294.2N下保持20s,测定的维氏硬度值为640.     

洛氏硬度计的测深装置

本文以HR-150型硬度计为例,对组成硬度计测深装置的各几何参量、臂比误差与示值误差的关系进行分析,提出一些常被忽视的问题,以求共同探讨。一、洛氏硬度计的测深装置洛氏硬度值由下式确定: HRC=K-(h/c) (1)式中,K——常数,C标尺和B标尺分别为100和130,即采用金刚石压头时(HRA或HRC) K=100;采用钢球压头(HRB) 时K=130。 h——洛氏硬度压痕深度(mm) ; C——常量,0.002mm,相当一个洛氏硬度单位。 HR-150型硬度计的测深装置(如图1)是由正弦杠杆机构2、专用百分表1、顶尖