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TH320 全洛氏硬度计的特点以及在实践教学中的应用


                                                                     TH320全洛氏硬度计的特点以及在实践教学中的应用

        洛氏硬度测试的范围非常广泛，涉及各种软硬的金属材料，表层组织，甚至塑料的硬度都可以测量。不过，在以前，洛氏硬度计有多种型号，并且标尺可选的数量有限。比如，HR-150A型洛氏硬度计（3种标尺），HR2-45型表面洛氏硬度计（6种标尺），以及塑料洛氏硬度计（4种标尺）等。部委对高校实验室的建设进行验收的条例、名目中有一项是：“仪器设备性能、质量优良，能做到优化配置，有一定前瞻性”。TH320全洛氏硬度计在到货、使用过程中，我们感到确实可以很好地符合检查的标准：性能、质量优良，给与用户以**的使用效果。同时，在教学、科研、实践中非常实用。购买全洛氏硬度计后，促使我们深入了解了有关的*新的国家标准，引导我们进一步加深了对洛氏硬度的理解，更好、更恰当地选用洛氏硬度标尺。实际的设备也丰富了有关的实践教学内容，使同学们在课堂的实践环节获得更丰富的知识。
一、产品的特点、优势
TH320全洛氏硬度计是天津翔域时代科技有限公司开发研制的*新产品，与传统洛氏硬度计相比，其特点主要表现在：
1．执行的有关标准*新
本机执行标准为：GB/T230.2-2002，金属洛氏硬度试验第2部分硬度计（A，B，C，D，E，F，G，H，K，N，T标尺）的检验与校准、JB/T7409-94《塑料洛氏硬度计技术条件》、欧洲标准BSEN10109-96《金属材料硬度试验》、国际标准ISO6508.2《金属材料-洛氏硬度试验-硬度计的检验与校准》。这样，保证了数据的准确性、标准性。
2．测量范围宽
     除天津翔域时代科技有限公司外，目前国内金属、塑料洛氏硬度计仍是各成一体；而且，传统金属洛氏硬度计使用的标尺也是常用的A，B，C，塑料洛氏硬度计使用的标尺也仅局限于E，L，M，R等4种标尺。而TH320全洛氏硬度计为集洛氏硬度、表面洛氏硬度、塑料洛氏硬度试验机为一体的多功能硬度计，采用洛氏（ROCKWELL）测量原理，可直接进行洛氏硬度、表面洛氏硬度以及塑料洛氏硬度测量。被测材料覆盖范围宽广，适用于碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及工程塑料等材料的硬度检测。可广泛应用于计量、机械制造、冶金、化工、建材等行业的检测、科研与生产，*软甚至可测量硬纸板的硬度，涵盖了金属洛氏硬度、表面洛氏硬度以及塑料洛氏硬度的30种标尺。
3．结构独特
     国内洛氏硬度计的压头位于机身的正下方，因此对于一些特殊形状的工件往往无法进行洛氏硬度的测试。各零配件厂家为保证产品质量，要么从工艺入手，力求产品整体硬度均匀一致；要么对较易测定的表面进行检测，近而估算工作面的硬度；要么解剖破坏零件，进行
抽检；要么用其它硬度检测，然后换算成洛氏硬度值，由此直接导致了产品成本的增加。TH320型全洛氏硬度计在借鉴国外洛氏硬度计先进压头的轴向定位安装：压头安装**通常会降低硬度值。传统洛氏硬度计压头多在侧向用紧定螺钉顶紧，长期使用很难保证其与工作台的垂直度与同轴度，也因此产生意想不到的误差，为避免这种现象，有经验的操作人员常常需要在施加初验力后再顶紧压头。当然这会给操作者带来一定的麻烦，需要操作者的经验和技巧。TH320全洛氏硬度计的压头没有采用侧面紧固定位，而是设计为垂直连接，用螺钉紧固，见图2。由于是属于轴向定位安装，避免了压头轴线方向的微小偏斜，保证了压头的垂直性，从根本上解决了这一问题，从而确保技术的基础上研制出的新一代悬臂式特殊的压头结构（凸鼻结构），除了可进行一般传统硬度计所能完成的测试外，还可以测试普通硬度计无法测到的表面，如环状、管状零件内表面，如图1所示。实现了内径在23mm以上的环类工件内表面硬度的准确直接测试，解决了环类工件内表面硬度以及凸台类等特殊形状零件表面的硬
4．测量自动化
对于洛氏硬度计来讲，预载荷比名义值增大时，获得的硬度值偏高。预载荷的影响对低硬度显著，对高硬度较小。主载荷比名义值增大时，则获得的硬度值偏低，也是对低硬度显著，高硬度影响较小。所以，负荷误差是影响硬度试验精度的主要因素之一。另外，载荷施加速度、总载荷保持时间也会影响测试硬度的准确。预载荷施加较快，会减少压痕深度差，使得硬度值偏高；主载荷施加过快会降低硬度值。对高硬度材料影响大；低硬度时不明显。实验表明，总载荷保持时间越长，所得硬度值越小。时间的影响对低硬度极为显著，对高硬度影响较小，但也不能忽略。TH320型全洛氏硬度计，用现代电子技术、控制技术和传感技术与洛氏硬度试验原理结合，在测量自动化条件下，提高了试验数据的准确度和稳定性。它采用电子传感器测量压痕深度，用固定的加力系统施加试验力，实现了主试验力自动加卸载；通过单板机将压入深度的电信号转换为数字显示出来，测试精度高，其分辨力可以达到0.1洛氏硬度单位。在使用中，所有砝码、加力系统和压痕测深机构经标定合格后，不允许也没有必要在使用过程中调整。其中，天津硬度计预载荷控制精度提高，有超载报警。再有，洛氏硬度C标尺高、中、低示值不吻合问题一直困扰着试验、检定、维修工作者。这都是因为示值杠杆可调带来的问题：不同硬度范围段的示值无法都达到合格。
TH320型全洛氏硬度计的各标尺的示值误差可以通过键盘操作由软件单独校准，相互不影响，每个标尺在高、中、低硬度全范围拟合，使整个量程��时处于标准要求的合格范围内。
5．辅助功能强
传统洛氏硬度计只能进行洛氏硬度的测量，天津翔域时代科技有限公司的TH320型洛氏硬度计则完全解决了用户这方面的困扰，数字显示和单板机控制的结合使硬度计增加了多项辅助功能。可将测试结果转换为HB，HV，HLD，HK值以及强度σb；不仅如此，时代TH320型洛氏硬度计还具有以下辅助功能：显示一组数据中的硬度*大值、*小值、平均值标准差等；硬度上下限设置、超差判别报警。另外，可以对曲面试样硬度进行修正，例如，圆柱面、球面洛氏硬度值的自动修正。另外，具有中文、英文两种文本菜单显示，硬度测量结果数字显示。
二、需要注意的问题
1．示值误差的调节由于是分段设定、调节，当需要的不同标段的标准块不够时，可以参考文献[7]的“就高原则”。即在示值调整时，首先依据标准硬度块确定其所在的硬度范围段的修正量，然后，与之相邻的硬度范围段采取就高原则确定修正量。如：50～60HRC范围段修正量与60～70HRC范围段一致，30～40HRC范围段修正量与40～50HRC范围段一致。*后，将各修正量通过修正程序输入各自的硬度范围段。这样才能保证全洛氏硬度计在其全部硬度范围内真正合格。不过，根据我们自己的经验，尽可能的情况下，天津硬度计还是寻找到各个标段的标准硬度块直接测量检定为好。
2．标准配置的钢球压头只提供1/16英寸的，以及配套使用的钢球；其它1/8,1/4,1/2英寸的压头及配置的钢球需要选择购买。
3．放置平台的高度要合适，在50cm，可以坐着操作；一般80cm高度的台子，对于个子偏矮的操作人员来讲，看操作屏比较困难，因为设备的高度略高，操作屏处于*高位置。
4．再有，生产厂家可以考虑在软件设计中包括常用标尺数值向C标尺数值的转换，这在实际应用中是很有帮助的。
5.操作人员必须经过培训，同时，养成良好的操作习惯。
三、实践教学中的考虑
       我们实验室从实践教学考虑购置了2台TH320型全洛氏硬度计；平时,一台预置金刚石压头,一台预置1/16英寸的钢球压头，避免频繁更换压头。教学的重点从设备的操作，转移到如何认识洛氏硬度这种测试手段，如何选择标尺；为了获得可信的数据，如何准备合格的测样品；*后才是正确的设备操作的考虑，养成良好的习惯，使获得的数据是准确、有效的。另外，积极开发辅助功能的应用，比如，圆柱面、球面数值测试的修订，使得测试范围更加广泛、高效。通过接触*新型的TH320型洛氏硬度计，有意识的深入了解了*新颁布的国家有关标准，上网检索查阅了大量的相关文献，使得有关教学方面的内容得以丰富、提高。同时，也要求同学们在国家标准的学习上投入更多的时间。
      TH320型全洛氏硬度计在功能方面的完善，使其在材料学科建设中的实践教学方面可以起到突出的作用；进而可以提高实验室在科研、社会服务方面的技术水平；并且，培养出来的同学更加具有社会就业的竞争力。

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