[發(fā)明專利]高溫維氏硬度計(jì)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010222112.3
• 申請(qǐng)日: 2010-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN102313678A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏道全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魏道全
• 主分類號(hào): G01N3/54
• 分類號(hào): G01N3/54;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明創(chuàng)造屬于材料的硬度測(cè)量領(lǐng)域，能夠在高溫條件下(100-1600℃)測(cè)量金屬及陶瓷等各類材料在該溫度下的維氏硬度值。

背景技術(shù)

目前，所有測(cè)量金屬及非金屬的硬度計(jì)都是在常溫下進(jìn)行試驗(yàn)的，無法測(cè)量高溫條件下的硬度。但是在實(shí)際應(yīng)用中，特別是航空航天及高速飛行裝置等其他條件苛刻的情況下，我們需要知道材料在高溫條件下的硬度。很多材料在高溫條件下，其硬度及其他性能發(fā)生很大的變化，其常溫硬度不能代表高溫硬度。檢測(cè)材料的高溫硬度才能準(zhǔn)確的了解該材料是否適合在高溫條件下使用，才能有力保障材料使用的安全性及可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有硬度計(jì)不能測(cè)量高溫硬度的問題，本發(fā)明提供一種新的儀器——高溫維氏硬度計(jì)。讓材料在真空及有氣體保護(hù)的高溫條件下(最高溫度達(dá)1600℃左右)，準(zhǔn)確的檢測(cè)出材料的硬度。

高溫維氏硬度計(jì)采用維氏硬度原理，試樣加熱采用測(cè)量硬度特制的真空高溫爐，可以使試樣溫度迅速達(dá)到需要的值，從而測(cè)量該溫度下的硬度值。高溫爐體積小，可以和高精度的硬度計(jì)相互融合，便于控制，便于加熱樣品，節(jié)能環(huán)保。

高溫爐配有專業(yè)真空泵和氬氣(惰性保護(hù)氣體)。為避免因溫度過高造成試樣及測(cè)頭氧化，從而改變?cè)嚇釉瓉碛捕龋绊憸y(cè)量精度，我們把爐內(nèi)抽成高真空，然后充入氬氣進(jìn)行氣氛保護(hù)。這樣我們的溫度可以控制在1600℃左右。測(cè)頭用專測(cè)高溫的測(cè)頭，用耐高溫的延長(zhǎng)桿伸入爐體內(nèi)部。延長(zhǎng)桿和爐體又有特殊的連接裝置，既保證高溫爐的氣密性，又能精確的傳導(dǎo)試驗(yàn)力。

高溫硬度在諸多材料性能測(cè)試中無疑具有非常獨(dú)特和唯一的地位，其特殊測(cè)試在于能夠同時(shí)直接涉及到國際常用參數(shù)系統(tǒng)(如力學(xué)、面積、時(shí)間、電能、溫度等)。換句話說，其原理包容了諸多ISO標(biāo)準(zhǔn)單位，在一個(gè)必要的條件下，需要足夠的條件去建立一個(gè)硬度關(guān)系。關(guān)于高溫硬度，最基礎(chǔ)的條件是我們需要建立一個(gè)工業(yè)應(yīng)用水準(zhǔn)的相關(guān)開放的擴(kuò)散系統(tǒng)，特別之處在于需要硬度標(biāo)尺及試樣及標(biāo)準(zhǔn)塊反復(fù)檢測(cè)硬度計(jì)的精準(zhǔn)度。

因?yàn)橛捕葴y(cè)試是一個(gè)破壞性的試驗(yàn)，單一的測(cè)試方法無法得到同一試樣在不同條件的精準(zhǔn)硬度值，所以需要用不同方式去測(cè)量不同條件下的材料硬度，這就是我們高溫硬度的存在動(dòng)力。除了ISO標(biāo)準(zhǔn)，該儀器還涉及到諸多標(biāo)準(zhǔn)，并且在不同國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有不同規(guī)定，需要客戶在訂購時(shí)特別指明。

該儀器可以測(cè)定從常溫到高溫的維氏硬度，最適合用來驗(yàn)明耐熱金屬材料、陶瓷制品等新材料的高溫硬度。

高溫爐：高溫爐是與軸部連接和可觀察試料的旋轉(zhuǎn)裝置，是帶有試樣加熱裝置及試樣加熱部分的移動(dòng)裝置的密封性加熱室。

加熱環(huán)境：首先使高溫爐內(nèi)加熱到所需溫度，然后測(cè)定硬度。

試驗(yàn)方法：高溫爐的軸部是在保持爐內(nèi)密封的同時(shí)使?fàn)t子自由升降，可以從爐外向爐內(nèi)試樣施加試驗(yàn)力。而且，從爐外施加的試驗(yàn)力和試驗(yàn)力的控制取決于維氏硬度計(jì)。

試驗(yàn)力加卸載與試樣壓痕測(cè)試的轉(zhuǎn)換：將安裝于高溫爐上部旋轉(zhuǎn)板上的壓頭對(duì)準(zhǔn)試樣位置，進(jìn)行加載或卸載，然后將觀察窗旋轉(zhuǎn)至試料位置，由CCD進(jìn)行壓痕對(duì)角線的測(cè)定及讀取維氏硬度值。

取下高溫爐后可作為維氏硬度試驗(yàn)機(jī)的替代型使用。

功能特點(diǎn)：

該儀器采用杠桿砝碼型加載力學(xué)系統(tǒng)可以滿足硬度的靜態(tài)力學(xué)測(cè)試原理，砝碼托架由精密電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加卸載自動(dòng)控制，德國蔡司精密折射光路系統(tǒng)可獲得高清晰光路界面。大屏幕LCD觸摸屏使得所有操作簡(jiǎn)單明了，數(shù)字式目鏡可自動(dòng)測(cè)量壓痕的長(zhǎng)度，視場(chǎng)分辨率達(dá)0.01微米，自動(dòng)物臺(tái)及相關(guān)軟件可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，邏輯菜單可直接顯示硬度梯度。

為消除操作原因引起的誤差，該儀器配備專門的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，并且在力值及溫度控制系統(tǒng)上相互相互結(jié)合。

系統(tǒng)組成

1、壓痕制造系統(tǒng)(主機(jī))：

這是一個(gè)硬度計(jì)完整系統(tǒng)中的核心部分，主要涉及力學(xué)性能測(cè)試，無論加載時(shí)間及保載時(shí)間都需要精確控制。

該儀器采用杠桿砝碼原理，并用C字形結(jié)構(gòu)增強(qiáng)儀器剛性，并用有限的技術(shù)參數(shù)綜合分析技術(shù)去配合溫度及測(cè)試力之間的影響。

該儀器采用力值適時(shí)補(bǔ)進(jìn)機(jī)構(gòu)，首先杠桿與砝碼在加載卸載之間無猛烈沖擊，同時(shí)具有過載保護(hù)功能。力值之間轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，非常便利，并且加載速度可調(diào)。

2、測(cè)量單元

該單元是用于控制及操作儀器實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程，設(shè)定參數(shù)、獲取溫度參數(shù)、啟動(dòng)測(cè)試、獲取壓痕圖像及測(cè)算硬度值等，該系統(tǒng)包括；