[發明專利]用于金屬沖擊磨損量預測的硬度測試裝置及預測方法

有效

• 申請號: 201710337588.3
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107084898B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 趙建華;紀秀林;單益平
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/42
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明屬于沖擊磨損預測技術領域，尤其涉及一種用于金屬沖擊磨損量預測的硬度測試 裝置及預測方法。

背景技術

在耐磨性預測方面，一般認為硬度是表征材料耐磨性的重要屬性(磨損量∝1/H)，即材料 硬度越高，相對耐磨性越好。大量的證據表明彈性模量也是表征磨損性能的重要指標，特別 是在材料發生不可恢復的塑性變形后，材料的硬度和彈性模量之比在預測耐磨性方面優于硬 度值；材料的彈性模量是物質本身固有屬性，是不隨外在作用力而變化的。但是大多數金屬 材料在受到較大沖擊載荷作用后都會發生加工硬化形象，比如文獻(董仕節,盧宗津,毛致遠. 高速氧氧化鋁粒子沖擊下的高錳鋼的磨損特性.機械工程材料,1997,21(1):18-21.&Yan W, Fang L,Sun K,Xu Y.Effect of surface work hardening on wear behavior of Hadfield steel.Mater. Sci.Eng.2007,A460-461:542-549)中提到高錳鋼在受到高速氧化鋁粒子沖擊和噴丸處理后，表 面硬度值從HV200迅速提升到HV680，文中測試硬化后磨粒磨損試驗發現其耐磨性得到了很 大的提高。文獻(M.C.Lin,L.S.Chang,H.C.Lin,C.H.Yang,K.M.Lin,A study of high-speed slurry erosion of NiCrBSi thermal-sprayed coating[J],Surface&Coating Technology 2006,201:3193-3198) 中提到304不銹鋼受到沖擊磨損后表面也發生了加工硬化現象，可見，沖擊載荷作用下的表 面硬度值增加勢必會影響材料的耐磨性。在A.Leyland、A.Matthews等人的文章(On the significance of the H/E ratio in wear control:a nanocomposite coating approach to optimised tribological behavior.Wear 2000,246:1-11&Design criteria for wear-resistant nanostructured and glassy-metal coatings.Surface and Coatings Technology 2004,177–178:317–324.)中提出使用H/E 比值來評估材料的耐磨性比使用硬度評估耐磨性更合理，近年來，J.J.Roa,G.Fargas等人在前 人研究基礎上進行更深入的探討認為：材料耐磨性＝H/E(Dependence of nanoindentation hardness with crystallographic orientation of austenite grains in metastable stainless steels. Materials Science&Engineering A 2015,645:188-195.)；然而材料在受到沖擊載荷作用下的磨損 時，磨損表面硬度值已發生變化，這說明傳統的耐磨性預測表達式已不適用于沖擊載荷作用 的工況環境下的磨損預測。而且目前國內外對于沖擊載荷作用下的耐磨性預測，仍沒有系統、 準確的預測方法。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明針對沖擊載荷作用下的耐磨性問題，從材料的加工硬 化現象和耐磨性預測傳統理論出發，發明了一種新型的提高沖擊載荷下材料耐磨性預測準確 性的方法，以解決現有預測方法應用范圍狹窄，難以實現更多實際工程應用的弊端。為管道、 擋板及閥門等易受沖擊部件的失效分析、優化設計、風險評估及使用壽命預測提供理論支撐。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種用于金屬沖擊磨損量預測的硬度測試裝置，包括主軸、轉盤、若干壓頭，壓頭固定 在轉盤上，在主軸的外面套有軸套，轉盤設置在軸套的下方。

進一步的，主軸在軸套內的部分設有凸臺，軸套的底部向內彎折形成第一彎折部，軸套 的頂部向內彎折形成第二彎折部，在凸臺底部和彎折部之間設有套在主軸上的彈簧；在軸套 下方一側設有側板，主軸下端穿出軸套與一定位塊連接固定，轉盤通過轉軸設置在定位塊的 一側，定位塊的另一側設有凸起，嵌入在側板上的滑槽中。