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HR-150A型洛氏硬度计
用户使用手册
莱州华银试验限公司
(原山东掖县材料试验机厂)
:.
产品介绍
概述
硬度是金属材料及合金材料机械性能的重要指标,通常指的是一种材料抵抗
另一较硬的具有一定形状、尺寸并且本身不发生残余变形的物体压入其表面的能
力。
洛氏硬度试验,在机械性能试验中是最迅速、最简便、最经济的试验方法。
它不仅试验效率高,操作简单,而且还可以直接获得硬度值。在很多情况下,可以完
成其它机械性能试验所不能完成的工作。
HR-150A型洛氏硬度计连续三届荣获国家优质产品银质奖。可测定硬质合
金、淬火钢及未经淬火钢材的洛氏硬度。适用于厂矿、科研单位和大专院校试验
室。
试验原理
洛氏硬度试验,是将金刚石圆锥压头(见图2)或钢球压头(见图3)按图1
分两个步骤压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,测量在初试验力
下的残余压痕深度。根据h值及常数N和S(见表1),用式(1)计算洛氏硬度:
洛氏硬度值=N-h/S…………………(1)
表1符号及名称
符号名称单位
F0初试验力牛顿
F1主试验力牛顿
F总试验力牛顿
S给定标尺的单位毫米
N给定标尺的硬度值
卸除试验力后,在初试验力下压痕残留
h毫米
的深度(残余压痕深度)
HRA
洛氏硬度=100-h/
HRC
HRB洛氏硬度=130-h/:.
图1洛氏硬度试验原理图
;
;
;
;
;
;
。
示例:59HRC表示用C标尺测得的洛氏硬度为59。
*本节“试验原理”的内容参考中华人民共和国国家标准《金属洛氏硬度试验》
(GB/-2004)。
适用范围
洛氏硬度试验按试样的硬度范围、试样尺寸可以选择不同的压头及负荷,并
用不同的标尺表示。洛氏硬度常用的有A,B、C标尺。各种标尺的负荷、压头、
常数K的数值及应用范围见表2。
A标尺适应于测量硬度超过67HRC的金属,如碳化钨、硬质合金、硬的薄板材
及表面硬化零件等,测量范围为20-85HRA。
B标尺用来测量有色金属及其合金、退火钢等低硬度零件的硬度,硬度范围为
25-l00HRB。当试样硬度小于25HRB时,多数情况下金属开始蠕变,变形延续
很长时间,其结果不容易准确;当试样硬度大于100HRB时,由于钢球压头可
能变形,以及压入深度太小,均容易造成误差。
C标尺适应于碳钢、工具钢及合金钢等经过淬火或回火处理的试样的硬度试
验,测量范围为20-67HRC。当试样硬度低于20HRC时,金刚石压头压入试样过
深,由于压头几何形状所造成的误差增大,测量结果不准确;当试样硬度大于
67HRC时,压头尖端产生的压力过大,金刚石容易损坏,一般不宜采用。:.
图2钢球压头图3金刚石圆锥压头
表2洛氏硬度常用标尺
常
标试验力(公斤力)
压头(毫米)数应用举例
尺
F0F1FN
A金刚石圆锥压头105060100硬金属及硬质合金
C金刚石圆锥压头**********结构钢、工具钢
技术参数
主要技术参数见表3、图4
表3主要技术参数
项目(代号)内容
高度(H)630毫米
宽度(W)238毫米
长度(L)466毫米
试件最大高度(带保护套)(B)100毫米
试件最大高度(不带保护套)(B)170毫米
压头中心至机壁距离(A)135毫米
硬度计净重65公斤
标尺硬度范围示值允许误差
20HRA~≤75HRA±2HRA
A
>75HRA~≤88HRA±
20HRB~≤45HRB±4HRB
B>45HRB~≤80HRB±3HRB
>80HRB~≤100HRB±2HRB
C20HRC~≤70HRC±:.
图4外形尺寸示意图
机构部件简述
本硬度计由机身(1)、压头(21)、加卸荷机构(2,20)、测量机构(23)、变荷
机构(14)、试件支持机构(5)、缓冲机构(19)等组成。(见图5)
作用在主轴上的试验力由砝码和杠杆放大组合而成,即通过大杠杆将负荷放
大后,在缓冲器的制导下压入试样表面。压头压入试样的同时,主轴产生的垂直方
向位移通过测量杠杆传递到读数装置(指示表)上,并指出试样的硬度值。
机身(1)是硬度计的外壳,其它零部件直接或间接安装在机身上。除工作台
(25)、丝杠(5)、操纵手柄(3)露出外,其它机构均装置在机身壳体内,便于保
持清洁。
总试验力是主试验力加上初试验力组成。初试验力由大杠杆(9)、主轴(7)等
零部件的自身重量产生;砝码(15)通过吊环(12)挂在大杠杆上,由杠杆原理
使硬度计获得主试验力。
压头(21)上端面承载总试验力,其尖端压入待测物件表面。
变荷手柄(24)转动至不同的位置时,可同时调整砝码变换架(14)位置,使砝
码形成不同的组合方式,获得到所需要的588牛顿/60公斤力、980牛顿/100公斤
力、1470牛顿/150公斤力三种不同的总试验力。
加荷手柄(2)的作用是加载主试验力。
卸荷手柄(20)按标牌指示方向推回时,可卸除主试验力。
调整缓冲器(19)的油针(16)可使主试验力的施加保持一定的速度,避免冲
击。
试验数值可从测量机构的指示表(23)直接读取。
试件支持机构用来承载硬度块或待测的零件,包括工作台(25)、丝杠(5),手
轮(4)等零件。:.
图5零部件示意图
(内有丝杠)
.
拆箱搬运
硬度计的工作环境应干燥清洁、没有腐蚀性气体。
硬度计的工作环境应无来自外界的机械振动。
硬度计的工作环境温度应在10-30ºC之间。
试验台(自备)应以水泥或金属为基体,具有一定的刚度和强度,能够承载
硬度计及其附件;台面应如图6(图中尺寸仅供参考)所示,带有φ70毫米
的孔以供丝杠通过;。
硬度计的周围应留有适当的空间,以进行必要安装、维修、调试等工作。:.
图6试验台示意图
拆箱
(见图7)
,将箱壳向上抽出。
,检查资料袋,袋中应有使用手册(含装箱单、合格证)。
,取下包装钩子、附件箱。清查
附件箱中的物品,并对照装箱单核实是否相符。
。
。
:.
图7拆箱示意图
:.
搬运注意事项
不要试图一个人搬运硬度计,由于设备较重,操作不当会造成硬度计损坏及
人身伤害。因此需要两个或两个以上有操作经验的人,才能移动本机。
硬度计搬运时,压头与丝杠之间的轴线与竖直方向的倾斜度不得超过15º。
硬度计搬运时,搬运者与硬度计的接触位置仅限机身的C面、D面、E面及F
面,其余各面及硬度计其它零部件请勿接触,以免影响本机精度(见图4)。
硬度计搬运时,应轻起轻放,避免引起磕碰冲击。
安装调试
硬度计安装调整前,应准备好扳手、水准仪、大平工作台等。
,硬度计的丝杠落入试验台的孔中。
(见图7)。
(22),拆除后盖上的螺钉(13),卸下后盖(18)。
,拿掉固定块、固定支撑块(见图8)。
,卸下钩头螺钉,取下砝码固定压板(见图8)。
图8拆除大杠杆固定块
(12)向上缓缓提起砝码组,同时将砝码固定支撑块取出,再
将砝码组轻轻放下,使砝码组上的圆柱销落入托板上的沟槽中,将砝码组托
住(见图9)。:.
图9拆除砝码固定支撑块
(8)的紧固线绳(见图10)。
图10解开紧固线绳
(4),使丝杠(5)下降后,再拿下压头垫块(见图11)。如
果转动手轮,丝杠不下降,手轮却随丝杠上升,垫块无法取下,有可能是在
运输过程中,丝杠与丝杠座(在手轮下方,与丝杠外圆配合)粘结在一起。
排除方法如下:逆时针转动手轮上升20毫米左右,用力下压手轮,使丝杠
与丝杠座脱离即可。:.
图11拆除压头垫块
,用煤油将丝杠、手轮等处的防锈油洗净,丝杠与手
轮接触部位滴入适量润滑油,重新将丝杠保护套装好。
(9)上的调整块的位置,应处于两个红色标记之间,否则应将其
调整到正确位置(见图12)。
图12检查调整块
,再将水平仪放在工作台,可用金属垫片垫
在机身底面,。
(23)的表盘松动,发生这个问题首先要松开
机身上的的紧定螺钉A,取下指示表,上紧表背面的三个螺钉B,将指示表
重新安装复位即可(见图13)。
(23)的滚花镀铬外壳,使指示表表盘的“C”点指在正上方的:.
位置。如果此时指示表的大指针不指向“C”点,应做如下调整(如图13):
松开背帽,调整销钉,使大指针指向“C”点(见图19),上紧背帽。
,可按下述步骤调整(如
图13):
用HRC高、低块分别调试,如示值偏高,松开调整板上左右两个螺钉C,
将调整板向右轻轻移动(注意不要移动调整板中间的销钉),上紧螺钉C。
再次调试,如仍偏高,按上述步骤再次调整,直到示值在误差允许范围
内为止。如示值偏低,按上述方法将调整板向左移动。
用HRC高低块校准硬度计后,HRA、HRB标尺一般也会准确。
在进行上述调整时,调整板每次移动一次,都必须将其上的两个螺钉C
上紧后,再进行后面的试验。
以上方法仅适用于示值误差在±5HRC或±5HRA之内的微调。
如B标尺存在轻微的超差,有可能是钢球的问题,可更换钢球压头(见
图2)的钢球试一下。
图13调整块和销钉
(22)和后盖(18)。
使用
试验
前,首先要根据试件的情况确定使用何种标尺,以下操作如未加特别说明均以C
标尺为例,即使用金刚石圆锥压头和总试验力为150公斤力的配置。其余标尺可
以此为参考。
使用前的准备
了解硬度计指示表各部分功能。机身前面上部的指示表(23),有硬度示值、
刻度线、长指针、短指针等(见图14)。
指示表盘内黑色刻线为硬度值刻度线。外圈黑色数字表示是A、C标尺适用:.
的硬度值,内圈红色数字是表示用B标尺适用的硬度值。通过变换压头及砝
码可组合成不同的标尺(参考表2洛氏硬度常用标尺),以进行测试试验。
短指针指示初试验力加载情况。
长指针指示试样的硬度值。
字母B、C是标尺符号。字母C的位置是C或A标尺刻度值零点位置,字母B
的位置是B标尺刻度值30的位置。
图14指示表示意图
1)检查按卸荷手柄(20)应处于卸荷位置,否则请按卸荷标牌的卸力方向,
使之缓慢(2~3秒左右)旋转到卸荷位置(见图15)。
图15加、卸荷手柄
2)旋转变荷手柄(24)到150公斤力的位置(使手柄的150数值与红点标
记对齐,见图16)。:.
图16选用试验力
3)将40~50HRC的标准硬度块放在工作台。
4)旋转手轮(4)使硬度块顶起主轴,并顶起压头,直到短指针旋转到红点
位置,加上初试验力。
5)按照加荷标牌的加力方向,向硬度计机身前面方向缓慢(4秒左右)拉
动加荷手柄(2)至极限位置,加上主试验力(见图15)。
6)观察指示表长指针,从开始转动到停止的时间应在4~8秒范围内,如不符,
可转动油针进行调整。首先松开缓冲器(19)上的背帽(见图17),然
后轻微转动油针,逆时针转动油针,加荷速度将加快;顺时针转动油针,
加荷速度将减慢。反复调整直到合适为止,然后拧紧背帽。
图17调整油针
转动变荷手柄,使所选用的试验力数值对准红点(见图16)。
必须注意:变换试验力时,卸荷手柄必须置于卸荷状态(见图15,即右侧极
限位置),以免造成硬度计损坏。
(见图18)
硬度计出厂时,主轴安装的是钢球压头。重新安装压头时应按以下步骤操作:
1)装上压头,并用螺钉轻轻预紧。
2)将标准块或试件放置于工作台上。:.
3)旋转手轮加上初试验力。
4)向左拉动加荷手柄(见图15)使主试验力加于压头上。
5)上紧螺钉即可完成安装。
图18安装压头
:
1)具有一定的大小和厚度,应能保证相邻两压痕中心之间及压痕中心至边
缘的距离大于3毫米,其最小厚度不应小于压痕深度的8倍。试验后,试
样的支承面上不得有明显的变形痕迹。其最小厚度取决于材质及所采用
的负荷,可参考表4。
表4试样最小厚度
硬度值最小厚度硬度值最小厚度
标尺标尺
(HR)(毫米)(HR)(毫米)
BC
2)试样的测试面一般为平面,如果对曲面试样进行试验,其曲率半径不大时,
试验结果应修正。圆柱试样的修正量可参考表5、表6。
3)试样表面必须经过精磨或抛光,其粗糙度不得低于“”,加工时不应
影响金属的硬度,即不应有加工硬化或出现回火现象。支承面的粗糙度不
得低于“”。试样的测试面、支承面及工作台面应保持清洁。试样平
稳地放置在工作台上,在试验过程中不应发生移动现象。
4)试样的安置,必须保证所施加的试验力垂直作用于测试面。对于弯曲形
状及其他不规则形状的试样,必须采用相应类型的专用工作台,并选择正
确的试验位置,如对圆柱试样,必须采用“V”形工作台;对于中空的试
样,要避免试验力造成的变形,否则有可能影响测得的硬度值。:.
试验程序
,将工作台置于丝杠安装孔中。应根
据工件的大小选用适当的工作台。
,放置于工作台上,旋转手轮使工作台缓慢上升,并顶起
压头,中途不允许停顿或倒转,直到短指针指向红点,长指针顺时针旋转三
圈垂直上指(允许相差±5个刻度,若超过5个刻度,此点应作废,重新试验)。
,使长指针与C、B之间长刻线对齐(见图19,顺时针或逆时
针旋转均可)。
图19
,向硬度计机身前面方向缓慢(4秒左右)拉动加
荷手柄(2)至左侧极限位置(见图15),加上主试验力,这时可见指示器的
长指针转动(见图20)。
图20
,即可将卸荷手柄按顺时针方向缓慢:.
(2-3秒)推回至右侧极限位置,卸除主试验力(见图15)。从指示器上相应
的标尺读数(采用金钢石压头试验时,按表盘外圈的黑数字读取,采用球压头
试验时,按表盘内圈的红数字读取),本例中硬度值应为45HRC(见图21)。
转动手轮使试件下降,直到测试面离开压头,再移动试件,按以上2~5过程进
行新的试验。注意移动过程中,试件支承底面不能离开试台上表面。
图21
。硬度计不使用时或试件高度小
于100毫米时,将其套在丝杠外面。当试件高度大于100毫米时,必须将其拿
掉,以免将工作台顶起,使试验无效。
在操作4、5步骤期间,不得旋转变荷手柄,以免造成硬度计损坏。
压头、试件、工作台中的任何一项发生更换后的首次试验应视为无效。
维护和保养
保洁和润滑
硬度计长时间不用时,应用防尘罩将机器盖好。
定期在丝杠与手轮的接触面注入适量机油。
缓冲器加油
若施加主试验力时,指示器指针开始快速转动,然后缓慢转动,说明缓冲器内
机油太少了,此时可掀起缓冲器上端的油毡,缓慢地注入清洁的32号机油。同时
多次拉推加、卸手柄(见图15),使活塞上下移动多次,将缓冲器内的空气全部
排除,直到活塞沉到底时有油从上面轻微溢出为止(见图22)。:.
图22
校验硬度计
用本机携带的标准硬度块检查硬度计精度。
正常使用的硬度计应定期校验,校验期不能超过12个月。
将工作台及标准硬度块擦净,在硬度块工作面进行试验,不允许在支承面进
行试验。
若示值误差较大,除其它常规检查(见表7)外,还应检查标准硬度块支承面
是否有毛刺,若有毛刺应用油石打光。
在标准硬度块不同位置试验时,硬度块应在工作台上拖动,不应拿离工作台
面。
硬度值的修正
对于凸面试样,由于硬度测定值降低,应当加上修正量,对于凹面试样则应
当减去修正量。
表5圆柱试样C、A标尺的修正量
试样圆柱形试样直径(毫米)
硬度值修正量
:.
表6圆柱试样B标尺的修正量
试样圆柱形试样直径(毫米)
硬度值修正量
故障及排除
故障及排除
故障检修指南
当硬度计产生故障时,以下内容可帮助你推测故障并推荐排除方法。如果还
不能解决问题,请不要私自拆卸硬度计,请联系我公司售后服务部门。
表7故障检修指南
故障及现象原因排除方法
升降丝杠阻滞锈蚀或碎屑清除丝杠和手轮上的碎屑,加润滑油
加载试验力时缓冲器油缸内油
向油缸内加油(见第21页相关内容)
不稳定位过低
适当调整油针,解除闭锁(见第16
缓冲器油针闭锁
主试验力不能页相关内容)
施加按用户手册正确调整砝码组位置(见
砝码组未挂好
第11页相关内容)
加主负荷时,工作台水平度超
调水平(见第14页相关内容)
大指针颤动差
试验力的问题设置的试验力是否与该标尺要求相符
压痕距离两压痕中心之间是否距离过近
安装的压头是否符合该标尺的要求
硬度值不准确
压头的原因是否正确消除与主轴的间隙
压头若损坏应及时更换
工作台的问题检查工作台与丝杠接触面是否有杂物:.
所用的工作台是否适合于该试样
检查丝杠保护套是否顶起工作台
试样测试表面是否垂直于试验力
试样的问题
试样背面是否有毛刺
厚度是否过小
周围是否有机械振动源
环境原因
环境温度应保持10-30ºC
其它用随机标准硬度块校硬度计