ＦＯＵＮＤＲＡＸ ＢＲＩＮ２００Ｄ－ＴＬ全自動布氏硬度測量機簡介及使用

摘 要 簡要介紹BRIN200D-TL全自動布氏硬度測量機的基本結構、工作原理、主要技術參數及功能特點，并就使用過程中出現的問題提出改進措施。

關鍵詞 全自動布氏硬度測量機；不確定度；測量壓痕

中圖分類號 TH873.7 文獻標識碼 B 文章編號 1671-489X（2008）18-0063-02

筆者單位原來所用布氏硬度計由于年代已久，故障率、年維修率均呈逐年增加趨勢，而且故障發生的隨機性亦在增加，所以布氏硬度試驗隨時都有可能出現癱瘓狀態。為了滿足教學、科研、生產、檢驗之需要，單位從英國富臻科技公司引進了BRIN200D-TL全自動布氏硬度測量機。

1 BRIN200D-TL全自動布氏硬度測量機的基本結構及工作原理

1.1 基本結構如圖1所示，該硬度機主要包括以下裝置：1）機身；2）工作臺；3）絲杠及絲杠保護套；4）油泵；5）大小杠桿；6）壓頭；7）馬蹄形工件夾持器；8）自動控制面板；9）BRINtronic全自動布氏硬度壓痕測量系統；10）電腦控制柜；11）標準附件。

1.2 工作原理BRIN200D-TL全自動布氏硬度測量機的試驗力采用的是杠桿砝碼原理，而其加壓速度通過機動液壓系統來控制。布氏硬度試驗壓痕的測量由BRINtronic全自動布氏硬度壓痕測量系統來完成，以被認證的布氏硬度測量方法得出的測試結果自動顯示在電腦屏幕上，并同時存儲在磁盤上。

2 主要技術參數

測試力加載范圍：187.5 Kgf～3 000 Kgf

加載力值精度：±0.5%

加載速度控制：約2秒（液壓控制）

負載保持時間控制：0～60秒可調

最大測量高度：385 mm

壓頭中心至機壁距離：200 mm

壓痕測量系統：CCD成像

測量分辨率：0.000 1 mm(0.1 μm)

3 功能特點

3.1 集成BRINtronic全自動布氏硬度壓痕測量系統，可完成以下功能

1）完全排除人員誤差。布氏硬度試驗中，其測量不確定度主要來源于以下幾個方面：試驗力值誤差所引起的不確定度分量；測量結果進行數值修約所引起的不確定度分量；兩相互垂直壓痕直徑d1和d2算數平均值d的測量誤差所引起的不確定度分量。而壓痕直徑測量誤差所引起的不確定度主要包括試驗人員測量壓痕直徑的讀數誤差所引入的不確定度分量和壓痕測量裝置允許誤差所引入的不確定度分量。

產生試驗人員測量壓痕直徑讀數誤差的原因主要有：對壓痕邊緣的認定差異；肉眼分辨和讀數誤差；工件表面質量對讀數有影響。

BRINtronic全自動布氏硬度壓痕測量系統采用現代光電技術和計算機技術可對布氏硬度壓痕進行精確分析和測量，通過CCD對壓痕直徑進行800次隨機掃描，并得到平均值。這樣不僅可以完全排除人工讀數誤差，而且還可以最大程度地消除由于工件表面的不平整而導致壓痕不規則產生的測量誤差，其測量結果得到UKAS認證，符合ISO、ASTM等國際標準。

2）全自動測量壓痕直徑，測量分辨率達0.1 μm，測量系統精度小于0.5%。

3）測試快捷。如圖2所示，在不到1秒的時間內即可顯示測量結果（HB和mm數）。

4）可現場顯示批量的測量平均值、峰值、標準偏差及超出上、下公差的被測工件的數量等。

5）具有測試結果超差報警功能。

3.2 自動化操作人員只需踩下腳踏開關或輕輕一點鼠標即可完成全部測量過程。也可安裝到生產線上進行自動循環測量。

3.3 載荷被測工件重量達150 kg，可選手動工作臺或機動工作臺。

3.4 加載力保持時間通過專用試驗軟件自行設定，0～60秒可調。

4 試驗過程出現的問題及采取的措施

4.1 出現的問題

1）被測工件尺寸60 mm×12 mm×10 mm(l×w×h)，由于被測面寬度僅為12 mm，在測試時被測點不易定位；為了確保被測點兩壓痕中心之距及壓痕中心距邊緣之距離滿足GB231-84要求，筆者在滿足要求的被測點用鋼筆畫一小圓圈作為標記，結果發現測試數據比正常數據偏低很多。兩種因素可能導致出現這種情況：測試系統在測量硬度時，壓頭與標記未干的墨水接觸時壓頭沾上了墨水，從而使壓頭直徑增大；當壓痕直徑測量系統在測量時將擠壓在壓痕周圍的圓形墨水標線作為壓痕的邊緣線進行測量，致使測量的壓痕直徑偏大。

2）在對尺寸60 mm×12 mm×10 mm (l×w×h)的小工件進行布氏硬度測試時，從測量壓痕圖像上發現壓痕垂直直徑下方有一條較寬、較長的劃痕。這是由于該工件上、下兩平面的平行度不符合GB231-84要求，在測試硬度時，當系統加載、保荷完成，測試壓頭向上抬起再向前運動時，壓頭劃在工件表面上所致。

4.2 采取的措施

1）測試前認真擦拭工作臺、被測工件表面、壓頭表面，確保其潔凈、無潤滑油等油漬、無氧化層或銹漬等；

2）確保被測工件的上、下兩平面具有一定的平行度；

3）如圖3所示，選擇距標記位置大約2 mm且與標記位置水平直徑處于同一水平線上的測試點進行測試。

筆者采取上述措施后，再未出現類似的問題。